纤维素纳米晶（CNC）是一种来源广泛、制备简单、低成本且环境友好的生物高分子材料，因为它独特的纳米结构，使之具有高结晶度、高弹性模量、高强度等特性，加上具有生物材料的轻质、可降解、生物相容性及可再生等性质，所以适于作为高性能复合材料的填充物。下文将介绍它的几种制备方法。
酸解法
酸解法制备纤维素纳米晶体最普遍的方法，即在氢离子的作用下将纤维素的无定形区水解获得纤维素纳米晶体。酸解法常用的酸有硫酸、盐酸、磷酸等。
在 1947年，Nickerson和Habrle采用硫酸和盐酸的混合酸对棉絮和木材进行了水解，首次制备出了纳米级纤维素的胶体悬浮液。Ranby等在1952年采用硫酸水解法制备出宽5-l0nm，长50-60nm的纳米纤维素晶体。在随后的几年中，酸解法工艺逐渐得到优化。Favier等采用酸法制备出的纳米纤维素晶体作为增强剂应用于纳米复合材料，从此，酸法水解纤维素就得到了广泛的应用。
虽然酸水解制备纤维素纳米晶体的实验工艺已经较为完善，但是由于水解过程中使用的高浓度酸对设备会造成一定的腐蚀、产生大量的废酸和杂质以及后续处理成本较高等一系列问题，迫使人们不得不寻找一种环境友好、反应条件温和的制备方法。
氧化法
氧化法制备纤维素纳米晶常用的试剂有TEMPO氧化体系（2,2,6,6－四甲基哌啶、NaClO、NaBr）和过硫酸盐等。
最近，有研究发现在一定温度下，纤维素在过硫酸盐水溶液中搅拌可以产生表面羧基化的CNC，其尺寸变化波动较小，长径比更大。可用的过硫酸盐主要有过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵等。
酶解法
一个完整的纤维素酶体系通常由三类酶组成，分别为内切葡萄糖苷酶、外切葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶。
纤维素酶对纤维素酶解的作用机理至今仍不很清楚，大多认为是三种纤维素酶相互协同作用的结果。采用超声波预处理棉纤维，用纤维素酶制备了分散性较好的CNC，并研究了反应方式、反应时间、反应温度、酶用量等对酶反应的影响，确定了最佳酶解条件：酶液与纤维素比为8（ml/g），pH值为4.8，酶解温度为45℃，酶解时间为2d。
酶解法制备的纤维素纳米晶体保持了原始纤维素的基本化学结构，热稳定性低于原始原料，但其热分解残余率增大。与传统的酸解法比，该工艺作用条件温和，专一性强，而且不会产生大量的废酸和杂质。