Las emulsiones de Pickering (PEs) han sido consideradas como un enfoque efectivo para mantener y preservar las bioactividades de los aceites esenciales. El objetivo de esta investigación es preparar una PE estabilizada por nanopartículas de quitosano/algínato (CS-SA NPs) para la encapsulación y estabilización de D-limoneno. En este trabajo, se estudió la influencia de los iones de calcio (Ca) en la morfología e interacción de las nanopartículas, y luego se optimizó la tecnología de preparación de CS-SA/Ca NPs. Los resultados mostraron que la presencia de Ca redujo el tamaño de las nanopartículas y las hizo asumir una estructura esférica. Además, bajo las condiciones de 0.2 mg/mL de CaCl, 0.6 mg/mL de SA y 0.4 mg/mL de CS, las CS-SA/Ca NPs tenían el tamaño más pequeño (274 +/- 2.51 nm) y una alta estabilidad (-49 +/- 0.69 mV). En segundo lugar, la PE se preparó emulsionando D-limoneno con CS-SA/Ca NPs, y se optimizaron las concentraciones de NP y las velocidades de homogeneización. Los resultados mostraron que la PE de tamaño de gota pequeña podía prepararse con 2 mg/mL de NP y una velocidad de homogeneización de 20,000 r/min, y tenía excelentes actividades antibacterianas y antioxidantes. Lo más importante es que la emulsión mostró una mayor actividad, una mayor resistencia a la luz ultravioleta (UV) y una temperatura más alta que el D-limoneno libre. Esta investigación proporciona una solución factible para la encapsulación, protección y entrega de aceites esenciales.