奈米材料的用途很廣，主要用途有：醫藥使用奈米技術能使藥品生產過程越來越精細，並在奈米材料的尺度上直接利用原子、分子的排布製造具有特定功能的藥品。奈米材料粒子將使藥物在人體內的傳輸更為方便，用數層奈米粒子包裹的智慧藥物進入人體後可主動搜尋並攻擊癌細胞或修補損傷組織。使用奈米技術的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能透過其中的蛋白質和DNA診斷出各種疾病。家電用奈米材料製成的奈米材料多功能塑膠，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰霜、空調外殼裡的抗菌除味塑膠。電子計算機和電子工業可以從閱讀硬碟上讀卡機以及儲存容量為目前晶片上千倍的奈米材料級儲存器晶片都已投入生產。計算機在普遍採用奈米材料後，可以縮小成為“掌上電腦”。環境保護環境科學領域將出現功能獨特的奈米膜。這種膜能夠探測到由化學和生物製劑造成的汙染，並能夠對這些製劑進行過濾，從而消除汙染。紡織工業在合成纖維樹脂中新增奈米SiO2、奈米ZnO、奈米SiO2復配粉體材料，經抽絲、織布，可製成殺菌、防黴、除臭和抗紫外線輻射的內衣和服裝，可用於製造抗菌內衣、用品，可製得滿足國防工業要求的抗紫外線輻射的功能纖維。機械工業採用奈米材料技術對機械關鍵零部件進行金屬表面奈米粉塗層處理，可以提高機械裝置的耐磨性、硬度和使用壽命。為推進中國功能奈米材料的產業化程序，中國商品交易中心和中國科學院化學研究所共同組建了北京中商世紀奈米技術有限公司，該公司將以中國科學院化學研究所功能奈米介面材料研究組為技術依託，致力於功能奈米介面材料技術與開發與推廣。

因為奈米材料集中了小尺寸、結構複雜和相互作用強等特點，用奈米材料做成的物質，可能會產生我們想像不到的新的物理和化學現象。在奈米級尺寸下，物質所具有的性質與它們在通常狀態下的性質大不一樣。首先，超微顆粒的表面與大塊物體表面十分不同，這些顆粒沒有固定的形態，隨著時間的變化會自動形成各種形狀(如立方八面體、十面體、二十面體結晶等)，因此這時物質既不同於一般固體，又不同於液體，是一種準固體。第二，超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬超微顆粒會迅速氧化而燃燒。第三，具有特殊的光學性質。金屬超微顆粒對光的反射率很低，通常可低於1％。第四，具有特殊的熱學性質。固態物質在其形態為大尺寸時，其熔點是固定的，超細微化後卻發現其熔點將顯著降低，當顆粒小於10奈米量級時尤為顯著。例如，銀的常規熔點為670攝氏度，而超微銀顆粒的熔點可低於100攝氏度。第五，具有特殊的磁學性質。人們發現鴿子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的趨磁細菌等生物體中存在超微磁性顆粒，使這類生物在地磁場導航下能辨別方向，具有迴歸的本領。磁性超微顆粒實質上是一個生物磁羅盤，生活在水中的趨磁細菌依靠它遊向營養豐富的水底。第六，具有特殊的力學性質。陶瓷材料在通常情況下呈脆性，然而由奈米超微顆粒壓制成的奈米陶瓷材料卻具有良好的韌性。因為奈米材料具有大的介面，介面的原子排列是相當混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現出甚佳的韌性與一定的延展性，使陶瓷材料具有新奇的力學性質。研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等奈米材料構成的。此外，有些奈米材料還具有超導電性等特殊效能。