O camarão é um alimento com alto valor nutricional, consumido em diversas partes do mundo. Entretanto, apresenta rápida degradação com surgimento da melanose que leva a rejeição do produto e grandes perdas para a carnicultura. A nanotecnologia tem-se mostrado promissora para o desenvolvimento de carreadores de compostos naturais em alimentos. Diante disto, buscou-se o desenvolvimento de um sistema nanoestruturado utilizando compostos naturais para a inibição do surgimento da melanose e preservação da qualidade de camarões refrigerados. Neste estudo, nanoemulsões de óleo essencial (OE) de Ocimum gratissimum foram produzidas usando técnicas de baixa e alta energia, e goma do cajueiro (Anacardium occidentale) (GC) como co-surfactante. Os principais constituintes do OE foram determinados por Cromatografia e a presença dos mesmos no OE e nas formulações foi verificada nos espectros de Infravermelho com Transformada de Fourier. O diâmetro hidrodinâmico, o índice de polidispersão, o potencial zeta e a eficiência de encapsulação (EE%) foram utilizados na avaliação da estabilidade coloidal durante o armazenamento. A análise de rastreamento de nanopartículas (NTA) e Microscopia do Força Atômica (AFM) foram utilizados para a determinação da distribuição de tamanhos das micelas e análise morfológica das mesmas, respectivamente. Métodos computacionais de dinâmica molecular determinaram a interação entre os constituintes do sistema na formação da nanoemulsão. Determinou-se a Concentração Inibitória Mínima (CIM) e a Concentração Bactericida Mínima (CBM) para as espécies patogênicas Staphylococcus aureus, Escherichia coli e Salmonella entérica. A AFM evidenciou a ação da nanoemulsão por meio de imagens da morfologia celular de S. enterica. A atividade antioxidante foi avaliada contra os radicais ABTS e DPPH. O OE e a nanoemulsão foram utilizados para manter o frescor e qualidade em Litopenaneus vannamei armazenados por 16 dias a 4 ± 0,5 ºC, os parâmetros avaliados consistiram no aparecimento de melanose, crescimento de bactérias psicrotróficas, pH, Nitrogênio das Bases Voláteis Totais (N-BVT) e Substâncias Reativas ao Ácido Tiobarbitúrico (SRATB). As nanoemulsões apresentaram diâmetro médio de 108 - 180 nm, EE% de 88,81 - 94,19%. As nanoemulsões apresentaram melhores resultados de CIM e CBM em relação ao OE para S. aureus e E. coli, para a S. entérica a ação bactericida foi potencializada. A antioxidante das nanoemulsões também apresentaram melhores resultados. Observou-se que é possível a utilização de baixa energia com equipamentos de baixo custo, capaz de manter o teor de OE estável no sistema, melhorando e preservando sua atividade antibacteriana e antioxidante. Os camarões tratados com a nanoemulsão apresentaram maior inibição da melanose do que os tratados com OE e sem tratamento (controle), o pH apresentou aumento gradativo e sem diferença (p <0,05) entre os tratamentos, a análise de bactérias psicrotróficas, N-BVT e SRATB, apresentaram melhores resultados para o OE e a nanoemulsão, não diferindo entre si (p >0,05), demonstrando que ambos podem atuar na prevenção da oxidação lipídica, melhorando os parâmetros físico-químicos e proporcionando maior vida útil em relação a camarões in natura sem tratamento, entretanto, a nanoemulsão apresenta-se promissora devido ao seu melhor desempenho contra bactérias patógenas vinculadas ao consumo de pescado, contribuindo para a segurança deste alimento.