Det finns många potentiella tillämpningar av nanorobotar inom ett brett spektrum av områden och industrier. Den kanske vanligaste och mest spännande möjliga användningen är inom det biomedicinska området, där de ger möjligheter för nya metoder för läkemedelstillförsel, behandling av sjukdomar på molekylär nivå och för att återuppbygga skadad vävnad. Det finns också potentiella konstruktions- och ingenjörsanvändningar av nanorobotar, där de kan användas för att bygga andra små enheter och utföra minimala reparationer. Potentiell militär användning av dessa robotar som vapen har också övervägts och kan bli katastrofal.
Nanorobotar är robotar som är designade i en otroligt liten skala, vilket gör dem lika stora som molekyler. En av de vanligaste användningstyperna för dessa robotar skulle vara utvecklingen av nya behandlingar inom medicin och andra biologiska tillämpningar. Den otroligt lilla storleken på dessa robotar skulle tillåta dem att placeras in i en persons kropp och tillämpa behandlingar på molekylär nivå.
En av de mest spännande möjliga applikationerna för nanorobotar är att leverera medicin på ett mer exakt sätt. Piller kan sväljas innehållande molekylära robotar som levererar medicin direkt till området för skada eller sjukdom. Andra maskiner kan användas för att rikta in sig på skadliga celler eller virus i en persons kropp och antingen förstöra dem eller på annat sätt göra dem oförmögna att skada en person. Det finns till och med möjliga tillämpningar där nanorobotar kan användas för att laga eller reparera skadad vävnad i en persons kropp.
Vissa forskare har spekulerat i möjligheter där nanorobotar kan användas i konstruktion och teknik. Dessa små robotar kan användas för att skapa mer komplexa små enheter eller föremål, eller för att utföra särskilt känsliga reparationer på små system. En möjlig användning skulle kunna vara att inkludera den här typen av robotar i dräkterna för framtida astronauter på uppdrag på andra planeter, som skulle kunna sättas in i händelse av en nödsituation för att reparera skador på astronautens dräkt.
Det finns också några mindre fördelaktiga möjligheter för användning av nanorobotar, särskilt i militära och vapenapplikationer. I teorin skulle det vara lika enkelt att programmera en nanorobot för att hitta cancerceller i en persons kropp och inaktivera dem som det skulle vara att programmera den för att hitta friska celler och aktivera dem. Nanorobotar skulle potentiellt kunna användas som ett vapen, utplacerade ungefär som ett biologiskt medel, för att förstöra människor eller föremål på molekylär nivå. Den lilla storleken på dessa robotar skulle också göra dem extremt svåra att upptäcka efter en sådan attack.