Nanotehnologija vključuje ustvarjanje neverjetno drobnih, a uporabnih struktur iz posameznih atomov. To so lahko miniaturni roboti ali stroji, od katerih bi lahko nekatere uporabili za izdelavo nadaljnjih struktur. Vloga nanotehnologije v zobozdravstvu je potencialno velika, z možnostjo uporabe majhnih nanorobotov za preprečevanje zobne gnilobe, popravilo zob in dostavo zdravil do njihovih ciljev. Druge prihodnje uporabe bi lahko vključevale diagnosticiranje in zdravljenje zobnih težav ter ustvarjanje snovi za zamenjavo zobne sklenine. Nanotehnologija v zobozdravstvu se že uporablja za izdelavo boljših vezivnih materialov in smol, ki jih uporabljajo zobozdravniki.
Ena od možnih aplikacij nanotehnologije v zobozdravstvu je ustvarjanje več majhnih nanorobotov za izvajanje preventivnih zobozdravstvenih nalog v ustih. Takšne miniaturne stroje bi lahko programirali za patruljiranje zob in dlesni, odstranjevanje in uničenje delcev hrane, škodljivih bakterij in zobnih oblog. Morda bi bilo mogoče tudi, da nanoroboti najdejo in popravijo mesta gnilobe v zobni sklenini. Če bo uspešen, bi takšen napredek v zobozdravstvu lahko prinesel konec zobnih bolezni, kot so bolezni dlesni in zobna gniloba.
Nanotehnologija v zobozdravstvu bi se lahko izkazala za koristno tudi v primerih, ko je bolezen že prisotna v ustih. Nanorobote bi lahko usmerili v anestezijo posameznih zob z blokiranjem prenosa živcev. Po omrtvičenju zob bi se lahko mini roboti preselili, da bi izvajali popravila, nekateri stroji pa izdelujejo potrebne materiale. Podobne metode bi lahko uporabili za zdravljenje občutljivih zob, saj bi nanoroboti lahko blokirali drobne luknje, ki povzročajo občutljivost, kar zagotavlja potencialno ozdravitev.
Druga možna vloga nanotehnologije v zobozdravstvu je pri odkrivanju zobozdravstvenih težav, vključno z rakom ustne votline. Te bi lahko v zgodnji fazi pobrali z patruljiranjem nano strojev, nanotehnologijo pa bi lahko uporabili tudi za zdravljenje. Miniaturna lestvica nano strojev bi lahko omogočila, da se zdravila natančno dostavijo rakavim celicam, druge celice pa ostanejo nedotaknjene.
Nekatere vrste zobozdravstva, ki obnavljajo in rekonstruirajo zobe, že uporabljajo nanotehnologijo. Nanodelci so bili dodani materialom za modeliranje, oblikovanje in lepljenje, zaradi česar so učinkovitejši in primernejši za podrobno delo. Uporabljali so jih tudi za izdelavo boljših oblog za rane in kot kostna polnila.
Možno je, da bi nanotehnologija lahko omogočila razvoj snovi, ki bi nadomestile zobno sklenino z uporabo trdih materialov, kot sta diamant ali safir. Čeprav je prihodnja vloga nanotehnologije v zobozdravstvu vznemirljiva, varnost ostaja pomemben dejavnik. Potrebne bodo metode za zagotovitev, da nanodelci, ki se uporabljajo v zobozdravstvu, ne morejo povzročiti škode, vključno z načini deaktivacije nanorobotov, če jih pogoltnemo.