O uso de matérias-primas de fontes renováveis para a produção de materiais vem sendo objeto de diversos estudos e pesquisas, devido ao seu potencial na substituição de derivados petroquímicos. A adição de fibras vegetais a polímeros representa uma alternativa na substituição parcial ou total de fibras de vidro em compósitos. Neste trabalho, fibras da folha de carnaúba foram utilizadas na produção de compósitos biodegradáveis com matriz de poli(hidroxibutirato) (PHB). Para melhorar as propriedades interfaciais fibra/matriz, foram estudados tratamentos químicos de alcalinização (NaOH 1%, 3% e 5%), acetilação, peróxido de hidrogênio e permanganato de potássio, para as fibras. O efeito dos diferentes tratamentos químicos nas propriedades morfológicas, físicas, químicas e mecânicas das fibras e dos compósitos foram investigados por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho, difração de raios-X, ensaios mecânicos de tração e flexão, análise dinâmico-mecânica (DMA) e análises térmicas de termogravimetria (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os resultados de ensaio de tração dos compósitos indicaram um acréscimo de resistência à tração após modificação química das fibras, sendo o melhor resultado obtido com o tratamento de peróxido de hidrogênio, mesmo havendo uma pequena redução na resistência à tração das fibras tratadas.  Isto indica uma melhor interação entre as fibras e a matriz polimérica que foi também observada nas imagens de microscopia eletrônica de varredura.  A temperatura de transição vítrea (Tg) foi reduzida para todos os compósitos em relação ao polímero puro o que foi atribuído a absorção de solventes, umidade e outras moléculas de baixo peso molecular pelas fibras.