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2D PEG‐ylated MoS2/Bi2S3 composite nanosheets are successfully constructed by introducing bismuth ions to react with the two extra S atoms in a (NH4)2MoS4 molecule precursor for solvothermal synthesis of MoS2. The MBP nanosheets can serve as a promising platform for computed tomography and photoacoustic‐imaging‐guided tumor diagnosis, as well as combined tumor photothermal therapy and sensitized radiotherapy.