El desarrollo de materiales de embalaje biodegradables y la valorización de residuos agroalimentarios son necesarios para producir materiales más sostenibles mientras se reduce el impacto ambiental. Se desarrollaron y caracterizaron películas biocompuestas a base de almidón reforzadas con fracciones de bagazo de cerveza con diferentes grados de purificación en propiedades estructurales, mecánicas, térmicas y ópticas. Con este fin, se incorporaron 5% y 10% de bagazo de cerveza (BB) o sus fibras ricas en lignocelulosa (LF), obtenidas mediante extracción de agua subcrítica a temperaturas entre 110 y 170 grados C, en matrices de almidón. Los valores de módulo de elasticidad y resistencia a la tracción aumentaron hasta ocho veces y 2.5 veces, respectivamente, en comparación con la película de control. La incorporación de BB o LF mejoró significativamente la resistencia mecánica de las películas. En general, el incremento en la relación relleno:polímero aumentó significativamente los valores de EM (< 0.05), mientras que disminuyó la elasticidad de las películas alrededor del 80-85%, independientemente del tipo de relleno. Este efecto sugiere una buena adhesión interfacial entre los rellenos y la matriz polimérica, como se observó mediante FESEM. Las películas biocompuestas exhibieron una apariencia rojo oscuro, transparencia reducida, capacidad de bloqueo de luz y una notable actividad antioxidante debido a la presencia de compuestos fenólicos en las fibras. Las propiedades de barrera al vapor de agua y oxígeno se conservaron mejor al utilizar la LF más purificada obtenida a 170 grados C. En general, las películas de almidón reforzadas con fracciones de bagazo de cerveza mostraron un gran potencial para el desarrollo de materiales de embalaje de alimentos biodegradables.