Nanoteknologiset materiaalit ovat rakennuskohteita 1-100 nanometrin välillä, ja yksi nanometri vastaa miljardin metrin osaa. Pohjimmiltaan kaikki luonnossa olevat materiaalit on rakennettu nanomittakaavassa, mutta esineet, joita ihmiset manipuloivat molekyylitasolla rakentaakseen jotain uutta, muodostavat nanoteknologisia materiaaleja. Paras esimerkki tästä tekniikasta on hiilinanoputki, joka on valmistettu muuttamalla hiilimolekyylien mitat hunajakennoksi. Hiilinanoputket luovat grafiittilevyn, joka on huomattavasti kevyempi ja vahvempi kuin teräs. Tuotteet, kuten pyöräkehykset, akut ja tennismailat, ovat esimerkkejä hiilinanoputkien valmistamisesta.
Yleinen esimerkki nanoteknologiamateriaaleista on titaanidioksodi, jota manipuloimalla luodaan tuotteita, kuten aurinkovoidetta, joka estää ultraviolettisäteilyn (UV) säteilyn samalla kun se antaa rusketuksen. Toinen tärkeä titaanidioksidituote on aurinkopaneeli, joka tehostaa auringonvalosta saatavaa energiaa ja tekee siitä tehokkaamman ja tehokkaamman energialähteen. Tutkijat ovat havainneet, että sinkkioksidi on toinen esimerkki nanoteknologiamateriaaleista, joilla on samanlaisia etuja kuin titaanioksidilla, mukaan lukien kyky estää UV -säteet ja tehostaa valon sieppauksen vaikutuksia aurinkopaneeleissa.
Sekä hopea- että kultahiukkaset ovat tehokkaita nanoteknologiamateriaaleja, jotka tarjoavat uusia ratkaisuja monilla eri aloilla. Esimerkiksi hopeananohiukkaset ovat trumpetoituna ratkaisuna kaikkeen paremmasta hammastahnasta mahdolliseen parannuskeinoon tartuntatauteihin. Kultaisilla nanohiukkasilla on myös potentiaalisesti tärkeitä lääketieteellisiä sovelluksia syövän havaitsemisesta varhaisessa vaiheessa niveltulehduksen parantamiseen. Sekä hopea- että kulta -nanohiukkasia voidaan käyttää elektronisiin johdotuksiin, mikä tarjoaa enemmän joustavuutta ja tehoa kuin perinteiset menetelmät.
Monet nanoteknologiamateriaalit ovat peräisin myös yleisimmistä lähteistä. Nanotasolla manipuloidut savipartikkelit luovat vahvemman polymeerin, joka on myös kevyempi ja kestävämpi lämpötiloille. Yleensä savipohjaisia polymeerejä voidaan käyttää vaatteissa, taloustavaroissa ja auton osissa. Rakennusteollisuus tutkii tapoja parantaa yleisiä esineitä, kuten sementtiä ja lasia, uusien materiaalien luomiseksi, jotka ovat energiatehokkaampia, helpommin tuotettavia ja ympäristöystävällisempiä.
Monet nanoteknologiamateriaalit ovat olleet kiistanalaisia. Materiaalien manipulointi molekyylitasolla johtaa sekä itse materiaalien että sivutuotteen myrkyllisyyteen. Muita huolenaiheita ovat energiankulutus materiaalien luomisessa ja se, että niiden on vielä osoitettava kestävänsä aikaa. Tästä huolimatta nanoteknologiamateriaaleja kehitetään elektroniikan, tekstiilien, valmistuksen lisääntyneen innovaation ja niiden mahdollisesti vallankumouksellisen vaikutuksen vuoksi lääketieteessä.