A nanotechnológia egyik legígéretesebb alkalmazási területe az egészségügy, különösen a diagnosztika és a terápia terén. A nanorészecskék segítségével olyan gyógyszerek fejleszthetők, amelyek képesek közvetlenül a célzott sejtekhez, például a rákos sejtekhez eljutni, ezáltal csökkentve a mellékhatásokat és növelve a kezelés hatékonyságát. Ezen felül, a nanotechnológia lehetővé teszi az olyan biomarkerek felismerését is, amelyek a betegségek korai stádiumában jelennek meg.
Az orvosi képalkotás területén is jelentős előrelépések történtek a nanotechnológia révén. A nanorészecskék segítségével javítható a képalkotó eljárások érzékenysége, amely pontosabb diagnózisokat és kezelési terveket eredményez. A jövőben várhatóan a nanorobotok is szerepet kapnak, amelyek képesek lesznek a szervezetben célzott beavatkozásokat végezni.
