（1）表面與介面效應

主要原因就在於直徑減少，表面原子數量增多。再例如，粒子直徑為10奈米和5奈米時，比表面積分別為90米2/克和180米2/克。如此高的比表面積會出現一些極為奇特的現象，如金屬奈米粒子在空中會燃燒，無機奈米粒子會吸附氣體等等。

（2）小尺寸效應

當奈米微粒尺寸與光波波長，傳導電子的德布羅意波長及超導態的相干長度、透射深度等物理特徵尺寸相當或更小時，它的週期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁，熱力學等效能呈現出“新奇”的現象。例如，銅顆粒達到奈米尺寸時就變得不能導電；絕緣的二氧化矽顆粒在20奈米時卻開始導電。再譬如，高分子材料迦納米材料製成的刀具比金鋼石製品還要堅硬。利用這些特性，可以高效率地將太陽能轉變為熱能、電能，此外又有可能應用於紅外敏感元件、紅外隱身技術等等。

（3）量子尺寸效應

當粒子的尺寸達到奈米量級時，費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級。當能級間距大於熱能、磁能、靜電能、靜磁能、光子能或超導態的凝聚能時，會出現奈米材料的量子效應，從而使其磁、光、聲、熱、電、超導電效能變化。例如，有種金屬奈米粒子吸收光線能力非常強，在1.1365千克水裡只要放入千分之一這種粒子，水就會變得完全不透明。

（4）宏觀量子隧道效應

微觀粒子具有貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。奈米粒子的磁化強度等也有隧道效應，它們可以穿過宏觀系統的勢壘而產生變化，這種被稱為奈米粒子的宏觀量子隧道效應。