Nanotehnološki materiali so gradbeni predmeti od 1 do 100 nanometrov, pri čemer je en nanometer enak milijardni meter. V bistvu so vsi materiali, ki jih najdemo v naravi, zgrajeni na nanomerilu, vendar predmeti, s katerimi ljudje manipulirajo na molekularni ravni, da bi zgradili nekaj novega, predstavljajo nanotehnološke materiale. Najboljši zgodnji primer te tehnologije je ogljikova nanocevka, izdelana s spreminjanjem dimenzij ogljikovih molekul v satjasto mrežo. Ogljikove nanocevke ustvarjajo grafitno ploščo, ki je bistveno lažja in močnejša od jekla. Izdelki, kot so okvirji za kolesa, baterije in teniški loparji, so primeri tega, kar je mogoče izdelati iz ogljikovih nanocevk.
Pogost primer nanotehnoloških materialov je titanov dioksod, ki se uporablja za ustvarjanje izdelkov, kot je krema za sončenje, ki blokira ultravijolične (UV) žarke, hkrati pa omogoča porjavelost. Drug pomemben izdelek iz titanovega dioksida je sončna plošča, ki intenzivira energijo, ki jo prejema sončna svetloba, zaradi česar je učinkovitejši in močnejši vir energije. Raziskovalci so ugotovili, da je cinkov oksid še en primer nanotehnoloških materialov s podobnimi prednostmi kot titanov oksid, vključno z zmožnostjo blokiranja UV žarkov in intenziviranja učinkov zajemanja svetlobe v sončnih kolektorjih.
Tako srebrni kot zlati delci so močna nanotehnološka materiala, ki ponujata nove rešitve v najrazličnejših panogah. Nanodelci srebra so bili na primer razglašeni za rešitev za vse, od boljše zobne paste do možnega zdravila za nalezljive bolezni. Zlati nanodelci imajo tudi potencialno pomembne medicinske aplikacije, od odkrivanja raka v zgodnjih fazah do zdravljenja artritisa. Tako srebrni kot zlati nanodelci se lahko uporabljajo za elektronsko ožičenje, kar zagotavlja večjo fleksibilnost in moč kot tradicionalne metode.
Veliko nanotehnoloških materialov prihaja tudi iz bolj običajnih virov. Glineni delci, obdelani na nano ravni, ustvarijo močnejši polimer, ki je tudi lažji in bolj odporen na temperature. Na splošno se polimeri na osnovi gline lahko uporabljajo v oblačilih, gospodinjskih predmetih in avtomobilskih delih. Gradbena industrija raziskuje načine za izboljšanje običajnih predmetov, kot sta cement in steklo, da bi ustvarili nove materiale, ki so energetsko učinkovitejši, enostavnejši za proizvodnjo in bolj okoljsko trajnostni.
Številni nanotehnološki materiali so bili kontroverzni. Manipuliranje z materiali na molekularni ravni vodi do možnosti toksičnosti tako samih materialov kot stranskega produkta. Drugi pomisleki so poraba energije pri ustvarjanju materialov in dejstvo, da še niso dokazali, da zdržijo v času. Kljub temu se nanotehnološki materiali razvijajo zaradi obljube večjih inovacij za elektroniko, tekstil, proizvodnjo in njihovega potencialno revolucionarnega učinka na medicino.