Uporaba nanotehnologije v medicini je rastoče področje. Nekateri razvoji nove znanosti se že uporabljajo, številni drugi pa so v razvoju in testiranju. Ena trenutna uporaba je nanotehnološka dostava zdravil. Preprosto povedano, nanotehnološka dostava zdravil vključuje uporabo nanodelcev, mikroskopskih umetnih spojin za dostavo zdravil, svetlobe, toplote ali drugih zdravil v določen organ ali tkivo v telesu. Dajanje zdravil samo specifičnim celicam ali tkivom, ki jih potrebujejo – na primer tumorju – naj bi bilo učinkovitejše in varnejše od običajnih zdravljenj.
Dostava zdravil z nanotehnologijo za boj proti raku je eden od ključnih načinov zdravljenja, ki ga raziskujejo raziskovalci, in testiranje nanotehnologije, ki je posebej usmerjeno v tumorske celice, se je že začelo. Nanodelci so zasnovani tako, da jih privlačijo samo obolele celice in ne katero koli drugo tkivo v pacientovem telesu. Pri starejših tehnologijah za dostavo zdravil lahko kemoterapija, ki se uporablja za zdravljenje raka, poškoduje zdravo tkivo ali ne doseže ciljnih rakavih celic.
Raziskovalci raziskujejo tudi načine za uporabo nanotehnologije, da bi pacientom omogočili, da prejmejo odmerek zdravila peroralno namesto z injekcijo. Ponovno se nanodelci uporabljajo za dostavo zdravila tja, kjer je potrebno. V tem primeru je pomemben vidik nanotehnološke dostave zdravil ta, da pomaga, da zdravilo prehaja skozi pacientov želodec, ne da bi se razgradilo. Ko pride v pacientovo črevesje, lahko zdravilo preide v krvni obtok.
Seveda se nanomedicina ne raziskuje izključno za dostavo zdravil. Znanstveniki in medicinski raziskovalci razmišljajo tudi o načinih uporabe nanotehnologije kot zdravila ali terapije. Zdravniki so na primer ustvarili nanodelce, imenovane buckyballs, ki so zasnovani tako, da pomagajo alergikom sredi reakcije. Preizkušajo se tudi nanovlakna, ki so mikroskopski filamenti, ki bi jih lahko uporabili za popravilo bolnikovega poškodovanega hrustanca.
Dve drugi možni uporabi nanomedicine vključujejo diagnostično slikanje in uničevanje mikrobov. Nekateri nanodelci so se že izkazali za sposobne uničiti okužbe s stafilokokom in drugimi mikrobi. Kar zadeva slikanje, bi lahko nekateri nanodelci zdravnikom pomagali pri odkrivanju tumorjev, ki jih je težko odkriti, ali pomagali laboratorijskim delavcem odkriti znake bolezni v vzorcu krvi ali tkiva.