أحد أكثر المجالات إثارة في تقنية النانو هي إمكانية بناء آلات صغيرة بشكل لا يصدق، أشياء مثل التروس أو المفاتيح الكهربائية أو المضخات أو المحركات من الذرات الفردية، ويمكن تحويل الآلات النانوية إلى روبوتات نانوية (تسمى أحيانا روبوتات نانوية) يمكن حقنها في أجسامنا لإجراء إصلاحات أو إرسالها إلى بيئات خطرة أو خطيرة، وربما لتنظيف محطات الطاقة النووية المهجورة، كما هو الحال في كثير من الأحيان تقود الطبيعة البشر هنا، ولقد وجد العلماء بالفعل العديد من الأمثلة على الآلات النانوية في العالم الطبيعي، على سبيل المثال يمكن لبكتيريا شائعة تسمى إيشيرشيا كولاي أن تبني لنفسها ذيلا صغيرا لتكنولوجيا النانو تتدحرج مثل نوع من المروحة لجعلها أقرب إلى الطعام، ويعرف صنع الآلات النانوية أيضا بإسم التصنيع الجزيئي وتكنولوجيا النانو الجزيئية (MNT).