Nanotehnologija je manipulacija tvarima veličine 1-100nm. Područje od 1 do 100nm također je poznato kao nanoskala. Postoji više vrsta nanotvorevina i nanomaterijala, uključujući karbonske cijevi, dendrimere, nanočestice raznih tvari, kvantne točke itd. Ovi materijali proizvode se pomoću konvencionalnog „odozgo prema dolje“ te novim „odozdo prema gore“ metodama. Zbog velike fleksibilnosti dizajna ovih tvorevina te zbog njihovog izuzetno povoljnog omjera površine i volumena, otvaraju se nove mogućnosti za uporabu u više vrsta znanosti uključujući i medicinu. Spoj nanotehnologije i medicine naziva se nanomedicina. Dodavajući željene tvari na površinu ili unutar nanotvorevina, otvaraju se putovi za poboljšanje postojećih tehnika dijagnostike i terapije u medicini. Koristeći ligande za „ciljanje“ nanotvorevine je moguće usmjeriti u željeni dio tijela. Kada je riječ o dijagnostici, sposobnost „ciljanja“ uvelike je korisna za poboljšanje dijagnostičkog procesa. Nanotvorevine mogu poslužiti kao nosači kontrastnog sredstva te tako istovremeno doprinijeti smanjenju doze za pacijenta i povećanju dijagnostički relevantnih podataka. Ovo je vidljivo na primjerima MR-a, CT-a i PET-a, ali također i u drugim pretragama. Isti principi pomažu i pri terapiji. Ako umjesto kontrastnog sredstva nanočestice nose terapijska sredstva, moguće je veliku količinu lijekova dostaviti na precizno mjesto unutar tijela. Ova metoda pomaže pri smanjenju nuspojava terapije, a također i smanjuje količinu lijekova koja je potrebna budući da se minimizira raspršivanje u okolno, zdravo tkivo. Nanotehnologiju je također moguće upotrijebiti u svrhu regeneracije tkiva. Trenutno najperspektivnija metoda je izrada „skela“ koje su protkane materijalima koji pospješuju regeneraciju. Ispitivanja na miševima pokazuju povoljne rezultate u regeneraciji koštanog pa čak i živčanog tkiva. Osim prethodno navedenih uporaba, razvijaju se metode uvođenja mreže nanosenzora u ljudsko tijelo za kontinuirano praćenje zdravstvenog stanja. U budućnosti nanotehnologija će uživati široku primjenu u raznim poljima poput medicine, ekologije, poljoprivrede, tekstilne industrije i vojne industrije. Iako postoji pregršt razloga za optimizam, potreban je oprez zbog nepredvidljivog utjecaja široke primjene nanotehnologije na okoliš i ljudsko zdravlje.