Este estudio busca mejorar las membranas de doble capa utilizando una combinación de quitosano y alginato de sodio (CS/SA) con compuestos fitoquímicos extraídos de hojas de olivo (CS/SA-OLE), destinados a su uso como apósitos para la piel. Los extractos de hojas de olivo (OLE) se obtuvieron de manera sostenible y mostraron una composición fenólica de 114.49 mgGAE·g y una actividad antioxidante del 94.25%. CS/AS y CS/SA-OLE se prepararon utilizando el método de fundición. Los resultados mostraron que la adición de OLE mejoró las propiedades mecánicas y de barrera de las membranas. La elongación en el punto de ruptura aumentó del 9.99 al 14.68%, y la tasa de transmisión de agua se redujo de 2207.78 a 2094.33 (g·m·24 h) tras la adición de OLE. Los espectros FTIR mostraron grupos funcionales de compuestos fenólicos, y el análisis termogravimétrico mostró que la adición de OLE mejoró la estabilidad térmica de las membranas. Además, las membranas CS/SA-OLE mostraron un potencial activo con halos de inhibición (12.19 mm) contra el microorganismo. Las membranas generadas en esta investigación, particularmente aquellas con la adición de extractos naturales, muestran una promesa significativa para su utilización como apósitos para heridas.