La problemática mundial de la pérdida de alimentos y la contaminación por plásticos ha impulsado el desarrollo de soluciones innovadoras, como los empaques activos con aceites esenciales en productos alimenticios para prolongar su vida útil, el desarrollo de empaques biodegradables y la aplicación de nuevas tecnologías de descontaminación como el plasma frío (PF); sin embargo, los estudios que abordan estos campos son escasos y varias propiedades han sido poco estudiadas. Este estudio evaluó las propiedades térmicas, mecánicas y antimicrobianas de películas activas de polilactida (PLA) y aceite esencial de orégano (AEO) tratadas durante 15 minutos con PF a 90 kV, utilizando una atmósfera de aire o nitrógeno. Se utilizó el método de preparación por disolución para obtener películas de PLA que contenían un 25% de AEO. Se determinaron las propiedades térmicas y mecánicas de las películas, así como su actividad antimicrobiana frente a S. aureus y E. coli. La presencia del aceite esencial en las películas resultó en una disminución de la temperatura de transición vítrea, la temperatura de cristalización en frío y la temperatura de fusión, así como una reducción en la resistencia a la tracción y un aumento en la deformación por rotura. Los tratamientos con PF no cambiaron las propiedades térmicas y mecánicas de las películas de PLA puro, mientras que las de las películas de PLA con AEO sí cambiaron en comparación con el control. Además, las películas de PLA puro tratadas con PF mostraron una reducción de entre 4,9 log10 y 2,6 log10 frente a S. aureus y E. coli, respectivamente. En películas de PLA con AEO, se observó un ligero efecto sinérgico entre el AEO y el PF sobre la actividad antimicrobiana. Por tanto, los resultados obtenidos son muy prometedores para posibles aplicaciones en la industria del envasado de alimentos activos.