1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德·費曼預言，人類可以用小的機器製做更小的機器，最後將變成根據人類意願，逐個地排列原子，製造產品，這是關於奈米技術最早的夢想。

20世紀70年代，科學家開始從不同角度提出有關奈米科技的構想，1974年，科學家唐尼古奇最早使用奈米技術一詞描述精密機械加工。

1982年，科學家發明研究奈米的重要工具——掃描隧道顯微鏡，揭示了一個可見的原子、分子世界，對奈米科技發展產生了積極的促進作用。

1990年7月，第一屆國際奈米科學技術會議在美國巴爾的摩舉辦，標誌著奈米科學技術的正式誕生。

1991年，碳奈米管被人類發現，它的質量是相同體積鋼的六分之一，強度卻是鋼的10倍，成為奈米技術研究的熱點。諾貝爾化學獎得主斯莫利教授認為，奈米碳管將是未來最佳纖維的首選材料，也將被廣泛用於超微導線、超微開關以及奈米級電子線路等。

1993年，繼1989年美國斯坦福大學搬走原子團“寫”下斯坦福大學英文名字、1990年美國國際商用機器公司在鎳表面用36個氙原子排出“IBM”之後，中國科學院北京真空物理實驗室自如地操縱原子成功寫出“中國”二字，標誌著中國開始在國際奈米科技領域佔有一席之地。

1997年，美國科學家首次成功地用單電子移動單電子，利用這種技術可望在20年後研製成功速度和存貯容量比現在提高成千上萬倍的量子計算機。

1999年，巴西和美國科學家在進行奈米碳管實驗時發明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當於一個病毒的重量；此後不久，德國科學家研製出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學家聯合創造的紀錄。

到1999年，奈米技術逐步走向市場，全年奈米產品的營業額達到500億美元。

近年來，一些國家紛紛制定相關戰略或者計劃，投入巨資搶佔奈米技術戰略高地。日本設立奈米材料研究中心，把奈米技術列入新5年科技基本計劃的研發重點；德國專門建立奈米技術研究網；美國將奈米計劃視為下一次工業革命的核心，美國政府部門將奈米科技基礎研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到 2001年的4.97億美元。