Nanosensori kerää ja välittää tietoa nanomittakaavan tiedoista pieninä lisäyksinä, jotka tunnetaan nanometreinä. Tällaisilla laitteilla on useita mahdollisia sovelluksia tieteessä ja lääketieteessä, mukaan lukien kyky antaa palautetta, jonka avulla nanohiukkaset voivat koota itsensä toimiviksi malleiksi. Tämän alan tutkijat voivat työskennellä yliopistoissa, yksityisissä yrityksissä ja julkisissa laboratorioissa, jotka ovat kiinnostuneita nanoteknologian mahdollisista sovelluksista. 21. vuosisadan alussa nanosensoreita ja niihin liittyvää tekniikkaa pidettiin laajalti merkittävänä tieteellisenä läpimurtona, jolla oli suuria mahdollisia sovelluksia.
Näiden laitteiden avulla voidaan vastata tiettyihin ympäristötavoitteisiin. Esimerkiksi deoksiribonukleiinihapon (DNA) nanosensori voidaan suunnitella merkitsemään näytteen tietyt DNA -ketjut. Tätä voitaisiin käyttää esimerkiksi infektioiden nopean diagnoosin kaltaisiin toimintoihin, kuten Massachusetts Institute of Technologyn tutkijat ovat osoittaneet. Kun anturi tunnistaa tutun laukaisimen, se voi lähettää signaalin tai syttyä, jotta toinen anturilaite voi tunnistaa sen.
Sovelluksia nanosensoreihin lääketieteessä on monia. Niiden avulla voidaan antaa tietoa siitä, mitä kehon sisällä tapahtuu nanomittakaavassa, solujen sisällä ja syvällä rakenteissa, jotka voivat olla viallisia. Sen lisäksi, että ne välittävät tietoja ulkopuolelle, ne voivat myös olla mukana nanomittakaavan korjauksessa. Esimerkiksi potilaalla, jolla on maksavaurio, saattaa olla menetelmä rakentaa osa elintä uudelleen nanohiukkasilla prosessissa, joka tunnetaan molekyylien itsekokoonpanona, jossa hiukkaset ohjaavat itsensä järjestäytyneellä tavalla.
Tieteessä nanosensoria voidaan käyttää esimerkiksi kemikaalien, mineraalien ja muiden yhdisteiden havaitsemiseen ympäristössä. Tästä voi olla hyötyä havaitsemiseen laboratorioympäristöissä ja kentällä. Esimerkiksi julkisen turvallisuuden virkamiehet voisivat käyttää DNA -nanosensoria havaitakseen todisteita ilmassa olevista viruksista ja tarttuakseen epidemiaan varhain, ennen kuin sillä on mahdollisuus levitä koko väestöön. Samankaltaiset anturit voivat kerätä pieniä määriä säteilyä tai vaarallisia kemikaaleja, jotka voivat vaarantaa ihmisten terveyden ja turvallisuuden.
Jotkut laboratoriolaitokset valmistavat omia nanosensorilaitteitaan tiettyjä tutkimustoimia varten. Toiset voivat tilata ne tieteellisen materiaalin toimittajilta. Kustannukset voivat riippua vaaditusta monimutkaisuudesta ja koosta. Kuluttajalaitteiden, kuten kodin ilmanlaatutunnistimien, käyttö tarkoittaa, että useat yritykset investoivat voimakkaasti tekniikan kehittämiseen kohtuuhintaisten nanosensorien tuottamiseksi massatuotantotuotteisiin.