Nos últimos anos, filmes compósitos orgânico–inorgânicos têm se consolidado como alternativas promissoras aos cintiladores monocristalinos convencionais, ao aliarem elevada eficiência luminescente às propriedades ópticas e termomecânicas favoráveis dos polímeros. Nesse contexto,este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de cintiladores híbridos autossustentáveis baseados em poliestireno (PS) incorporado com partículas de fluoreto de bário (BaF2), tanto puras quanto dopadas com íons terras raras Eu3+ e Tb3+. Os pós de BaF2:TR foram sintetizados por meio de uma rota hidrotermal assistida por micro-ondas e posteriormente submetidos a tratamento térmico a 600 °C, resultando em partículas com elevado grau de cristalinidade. A caracterização estrutural e morfológica foi realizada por difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), enquanto a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) foi empregada para investigar possíveis interações químicas e modificações na matriz polimérica após a incorporação das fases inorgânicas. Filmes compósitos contendo diferentes teores de BaF2:TR (5, 10, 20 e 40% em massa) foram preparados pela técnica de casting, visando otimizar a dispersão das partículas, a homogeneidade e o desempenho óptico. As propriedades cintiladoras dos pós e dos filmes foram avaliadas por radioluminescência (RL) e fotoluminescência (PL), evidenciando que a combinação de uma matriz polimérica transparente com partículas de BaF2 altamente cristalinas promove intensificação da emissão luminosa, especialmente após o tratamento térmico, ressaltando o potencial desses materiais para aplicações em detecção de radiação, imageamento e dispositivos optoeletrônicos multispectrais.