มีการใช้งานที่มีศักยภาพมากมายของ nanorobots ในหลากหลายสาขาและอุตสาหกรรม บางทีการใช้ที่เป็นไปได้และน่าตื่นเต้นที่สุดที่อ้างถึงบ่อยที่สุดคือในสาขาชีวการแพทย์ซึ่งพวกเขานำเสนอโอกาสสำหรับวิธีการใหม่ของการให้ยาการรักษาผู้ป่วยในระดับโมเลกุลและการสร้างเนื้อเยื่อที่เสียหายใหม่ นอกจากนี้ยังมีการก่อสร้างและการใช้งานทางวิศวกรรมที่มีศักยภาพของ nanorobots ซึ่งพวกมันอาจถูกนำมาใช้เพื่อสร้างอุปกรณ์ขนาดเล็กอื่น ๆ และทำการซ่อมแซมขนาดเล็ก การใช้หุ่นยนต์เหล่านี้ในทางทหารเพื่อใช้เป็นอาวุธได้รับการพิจารณาและอาจเป็นความหายนะ
Nanorobots เป็นหุ่นยนต์ที่ออกแบบมาในขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อทำให้มันมีขนาดใกล้เคียงกับโมเลกุล หนึ่งในการใช้งานที่พบบ่อยที่สุดสำหรับหุ่นยนต์เหล่านี้คือการพัฒนาวิธีการรักษาแบบใหม่ในการแพทย์และการใช้งานทางชีวภาพอื่น ๆ หุ่นยนต์เหล่านี้มีขนาดเล็กอย่างไม่น่าเชื่อจะช่วยให้พวกเขาสามารถปรับใช้ภายในร่างกายของบุคคลและใช้การรักษาในระดับโมเลกุล
หนึ่งในแอพพลิเคชั่นที่น่าตื่นเต้นที่สุดสำหรับ nanorobots คือการให้ยาอย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ยาอาจถูกกลืนไปกับหุ่นยนต์โมเลกุลที่ส่งยาโดยตรงไปยังบริเวณที่ได้รับบาดเจ็บหรือเจ็บป่วย เครื่องอื่น ๆ สามารถใช้เพื่อกำหนดเป้าหมายเซลล์หรือไวรัสที่เป็นอันตรายในร่างกายของบุคคลและทำลายพวกเขาหรือทำให้พวกเขาไม่สามารถสร้างความเสียหายให้กับบุคคล มีการใช้งานที่เป็นไปได้ที่อาจใช้ nanorobots เพื่อช่วยในการซ่อมหรือซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เสียหายภายในร่างกายของบุคคล
นักวิทยาศาสตร์บางคนคาดการณ์ถึงโอกาสที่ nanorobots สามารถใช้ในงานก่อสร้างและวิศวกรรมได้ หุ่นยนต์ขนาดเล็กเหล่านี้สามารถใช้ในการสร้างอุปกรณ์หรือวัตถุขนาดเล็กที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือเพื่อทำการซ่อมแซมที่ละเอียดอ่อนโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบขนาดเล็ก การใช้งานที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการรวมหุ่นยนต์ประเภทนี้ในชุดนักบินอวกาศในอนาคตในภารกิจบนดาวเคราะห์ดวงอื่นซึ่งสามารถนำไปใช้ในกรณีฉุกเฉินเพื่อซ่อมแซมความเสียหายให้กับชุดนักบินอวกาศ
นอกจากนี้ยังมีความเป็นไปได้ที่เป็นประโยชน์น้อยกว่าสำหรับการใช้ nanorobots โดยเฉพาะในการใช้งานทางทหารและอาวุธ ในทางทฤษฎีแล้วมันเป็นเรื่องง่ายที่จะเขียนโปรแกรม nanorobot เพื่อค้นหาเซลล์มะเร็งภายในร่างกายของบุคคลและปิดการใช้งานเพราะมันจะทำการโปรแกรมเพื่อค้นหาเซลล์ที่มีสุขภาพและเปิดใช้งานพวกมัน Nanorobots อาจถูกนำมาใช้เป็นอาวุธนำไปใช้เหมือนตัวแทนทางชีวภาพเพื่อทำลายผู้คนหรือวัตถุในระดับโมเลกุล ขนาดที่เล็กของหุ่นยนต์เหล่านี้จะทำให้ตรวจจับได้ยากมากหลังจากการโจมตีดังกล่าว
