Nanotoksikologija je podpodročje toksikologije, ki se ukvarja s preučevanjem potencialno strupenih učinkov delcev v nanomerilu ali delcev s premerom manjšim od 100 nanometrov – za merilo je 1 nanometer enak 10-6 milimetrov. Na splošno so toksične lastnosti delcev nanosomerja posledica dejstva, da imajo takšni delci zelo visoko razmerje med površino in prostornino. Zaradi tega visokega razmerja med površino in prostornino so delci, ki so pogosto dovolj majhni, da prodrejo v celične membrane, zelo reaktivni z različnimi kemikalijami in tkivi. Nekatere kemične reakcije, ki vključujejo delce na nanosmerju, imajo lahko škodljive učinke v telesu. Področje nanotoksikologije se ukvarja z razvrščanjem stanj, ki vodijo do toksičnih učinkov, in oblikovanjem načinov za njihovo preprečevanje in zdravljenje.
Eden od glavnih pomislekov na področju nanotoksikologije je ugotavljanje, katere lastnosti specifičnih delcev na nanosmeru vodijo do toksičnih učinkov. Velikost je eden od glavnih dejavnikov, ki vpliva na toksičnost, saj lahko manjši delci prodrejo v tkiva in celice in zato lahko vplivajo na področja, ki jih večji delci ne morejo. Oblika in reaktivnost danega delca sta prav tako zelo pomembni za nanotoksikologijo, saj ti dejavniki do neke mere določajo učinek, ki ga imajo delci nanosomerja na okoliško tkivo. Različni delci imajo lahko tudi različne učinke na različne vrste tkiva, zato je treba pri analizi toksikologije določenega delca upoštevati zunanje pogoje.
Drugo pomembno področje na področju nanotoksikologije je transport delcev nanosomerja po telesu. Takšni delci so tako majhni, da se lahko absorbirajo skozi skoraj kateri koli del telesa. Ko dobijo dostop do telesa, ponavadi niso omejeni na neposredno območje absorpcije. So dovolj majhni, da se premikajo v krvni obtok in potujejo do številnih različnih organov po telesu, vključno z možgani in ledvicami. Pojasnitev načina, na katerega lahko določeni delci v nanomerilu vstopijo in potujejo skozi telo, je ključni cilj področja nanotoksikologije.
Več različnih procesov, ki vključujejo delce v nanosmeru, lahko povzročijo potencialno strupene učinke. Majhno število takšnih delcev na primer morda nima opaznega učinka, vendar se lahko pojavi bolezen, če se sčasoma nabere veliko več. To je veliko tveganje zaradi enostavnosti, s katero lahko tako majhni delci vstopijo v telo. Druga možnost je, da lahko zelo reaktivni delci povzročijo poškodbe celic, tudi ne da bi se kopičili v velikem številu. Raziskovalci nanotoksikologije upajo, da bodo natančno ugotovili, kako delci v nanosmeru škodujejo organizmom, da bi razvili učinkovito obrambo pred njimi.