主要包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学和纳米化学等学科。
20世纪60年代，表面科学的复兴使纳米技术的科学基础得到了新的发展和提高。表面科学主要是在纳米尺度范围内对材料表面的研究。表面科学发展的经济驱动力主要源于电力工业的发展，但表面科学在其他许多领域也都起到了重要的作用：黏结材料、腐蚀保护、摩擦耐磨等等。从20世纪60时代到现在，表面科学从“清洁、平滑”等技术特性发展到纳米薄膜技术。从20世纪80年代开始，经典S-curve的出现标志着现代纳米技术的发展时期。20世纪90年代纳米科学和技术的浮现结束了开始于20世纪60年代的表面科学的复兴时期。
20世纪80年代的近似扫描隧道显微镜、原子力显微镜、近场光学显微镜的出现和发展，为独立纳米结构的度量和处理提供了重要的工具。除了新的测量技术的出现以外，计算机硬件的急速发展，也为精确测量提供了充分的保障，可以计算由大量原子合并而成的纳米结构。模型和仿真技术也为纳米技术的速发展起到重要的作用。同时，生物学、化学、材料学和物理学也已经进入了以纳米结构研究为热点的重要时期。基于简单分子学的化学学科，以微结构为研究对象的物理和材料科学，从复杂系统到简单子系统的生物学经济和高性能材料等领域的发展。
纳米技术是用单个原子、分子制造物质的科学技术，研究结构尺寸在0.1～100纳米范围内材料的性质和应用。纳米科学技术是以许多现代先进科学技术为基础的科学技术，它是现代科学（混沌物理、量子力学、介观物理、分子生物学）和现代技术（计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术）结合的产物，纳米科学技术又将引发一系列新的科学技术，例如：纳米物理学、纳米生物学、纳米化学、纳米电子学、纳米加工技术和纳米计量学等。
是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围（1～100纳米）或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度。当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1～100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料是不能称为纳米材料的。
主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统，用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通信系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等。用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。
如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定DNA的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，DNA的精细结构等。通过纳米技术，可采用自组装方法在细胞内放入零件或组件使其构成新的材料。新的药物，即使是微米粒子的细粉，也大约有半数不溶于水；但如粒子为纳米尺度（即超微粒子），则可溶于水。纳米生物学发展到一定技术时，可以用纳米材料制成具有识别能力的纳米生物细胞，并可以吸收癌细胞的生物医药，注入人体内，可以用于定向杀癌细胞。
包括基于量子效应的纳米电子器件、纳米结构的光/电性质、纳米电子材料的表征，以及原子操纵和原子组装等。当前电子技术的趋势要求器件和系统更小、更快、更冷，更小，是指响应速度要快。更冷是指单个器件的功耗要小。但是更小并非没有限度。纳米技术是建设者的最后疆界，它的影响将是巨大的。
利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子之间的作用力，从而达到检测的目的，具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体，也可以观察非导体，从而弥补了扫描隧道显微镜的不足。原子力显微镜是由IBM公司苏黎世研究中心的G.宾宁于1985年所发明的，其目的是为了使非导体也可以采用类似扫描探针显微镜的观测方法。原子力显微镜与扫描隧道显微镜最大的差别在于并非利用电子隧穿效应，而是检测原子之间的接触，原子键合，范德瓦耳斯力或卡西米尔效应等来呈现样品的表面特性。
扫描隧道显微镜作为一种扫描探针显微术工具，可以让科学家观察和定位单个原子，它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外，扫描隧道显微镜在低温下（4K）可以利用探针尖端精确操纵原子，因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。扫描隧道显微镜使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物化性质，在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广泛的应用前景，被国际科学界公认为20世纪80年代世界十大科技成就之一。
新型的近场光学显微镜的出现，使人们的视野拓宽到波长的十分之一以下，即纳米尺度。在近场光学显微镜中，采用孔径远小于光波长的探针代替光学镜头。当把这样的亚波长探针放置在距离物体表面一个波长以内，即近场区域时，通过探测束缚在物体表面的非辐射场，可以探测到丰富的亚微米光学信息。
进入21世纪以来，纳米技术已经在材料、化工、生物、医药、食品、通信、能源等众多领域展现出广阔的应用前景，并对各学科领域的发展产生了深远的影响。
①材料与制备。在纳米尺度上，通过精确地控制尺寸和成分来合成材料单元，制备更轻更强和可设计的材料，同时具有长寿命和低维修费用的特点；以新原理和新结构在纳米层次上构筑特定性质的材料或自然界不存在的材料生物材料和仿生材料。实现材料破坏过程中纳米级损伤的诊断和修复。②医学与健康。纳米技术将给医学带来变革。纳米级粒子将使药物在人体内的传输更为方便，用数层纳米粒子包裹的智能药物进入人体后，可主动搜索并攻击癌细胞或修补损伤组织；在人工器官外面涂上纳米粒子可预防移植后的排斥反应；研究耐用的与人体友好的人工组织器官复明和复聪器件；以及研究疾病早期诊断的纳米传感器系统。③生物技术。在纳米尺度上按照预定的对称性和排列制备具有生物活性的蛋白质核糖核酸等，在纳米材料和器件中植入生物材料使其兼具生物功能和其他功能，生物仿生化学药品和生物可降解材料的研制；动植物的基因改善和治疗，测定DNA的基因芯片等。
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