Nanotehnologija je znanstvena, teoretična in inženirska disciplina, povezana s tehnološkimi konstrukcijami, katerih dimenzije se merijo v nanometrih ali milijardnih delih metra. Primer bi bila študija in uporaba ogljikovih nanocevk, drobnih cevk ogljika, dolgih nekaj nanometrov (približno 1/50,000 širine človeškega lasu), z dolžinami od nekaj deset nanometrov do nekaj milimetrov. Ogljikove nanocevke so najmočnejši in najtrši material doslej odkrit na Zemlji, 500-krat močnejši in desetkrat lažji od jekla.
Da bi cenili vrednost nanotehnologije, se moramo zavedati, da je bila tako rekoč vsa tehnologija v zgodovini civilizacije zgrajena v popolnem nepoznavanju njenih lastnosti nanoskale. Vendar pa imajo te lastnosti velik vpliv na lastnosti materiala na makro ravni. Na primer, sodobni kovinski oklepi imajo na splošno bilijone drobnih lukenj in deformacij v nanomerilu zaradi nenatančnosti proizvodnega procesa. Te drobne luknje skupaj znatno zmanjšajo trdnost materiala, zaradi česar ga je krogla ali eksplozija lažje prebiti. Če bi bil oklep izdelan z natančnostjo v nanoskali, bi bil lahko večkrat učinkovitejši. Proučevanje takšnih lastnosti spada v področje nanotehnologije.
Poleg tega, kako narediti razsute materiale močnejše ali uporabnejše, se nanotehnologija osredotoča tudi na drobne stroje ali strukture. Na primer, tranzistorji v računalniku, ki ga trenutno uporabljate, so verjetno oddaljeni manj kot 50 nanometrov drug od drugega, kar je zasnovano tako, da poveča njihov razpoložljivi prostor. V bližnji prihodnosti se bodo načrti vezij začeli zavzemati proti mejam miniaturizacije z uporabo trenutne paradigme, kar bo prisililo prehod na nek drug pristop. Znanstveniki v nanotehnologiji preučujejo točno to in vsako leto se v to področje vlije milijarde dolarjev.
Končni cilj nanotehnologije je natančen nadzor strukture snovi. Z vrhunsko nanotehnološko proizvodno napravo bi lahko umazanijo pretvorili v fine zrezke z uporabo omrežij manipulatorjev na nanosmeru, ki preuredijo molekule ogljika v ustreznem vzorcu. Atomi v obeh so enaki – veliko ogljika – le njihova razporeditev je drugačna. Napredna nanotehnologija bi nam lahko omogočila izdelavo medicinskih naprav v nanosmeru, ki plavajo skozi naše arterije, odstranjujejo zobne obloge in popravljajo poškodbe tkiva. Takšni stroji bi nam lahko nekega dne omogočili, da živimo neomejeno, preprosto s popravilom škode, ki jo povzroča staranje, preden se lahko nabere in postane usodna.