Nanorobotların çok çeşitli alanlarda ve endüstrilerde potansiyel uygulamaları vardır. Belki de en yaygın olarak belirtilen ve en heyecan verici olası kullanımlar, yeni ilaç verme yöntemleri, hastalıkların moleküler düzeyde tedavisi ve hasarlı dokuların yeniden yapılandırılması için fırsatlar sunan biyomedikal alandadır. Ayrıca, diğer küçük cihazları yapmak ve küçük onarımlar yapmak için kullanılabilecekleri nanorobotların potansiyel inşaat ve mühendislik kullanımları da vardır. Bu robotların silah olarak potansiyel askeri kullanımları da düşünüldü ve yıkıcı olabilir.
Nanorobots, inanılmaz derecede küçük bir ölçekte tasarlanmış robotlardır ve bu da onları moleküllere benzer kılar. Bu robotlar için en yaygın kullanım türlerinden biri tıpta ve diğer biyolojik uygulamalarda yeni tedavilerin geliştirilmesinde olacaktır. Bu robotların inanılmaz derecede küçük olması, bir kişinin vücudunda konuşlandırılmasına ve moleküler düzeyde tedaviler uygulamasına izin verir.
Nanorobotlar için mümkün olan en heyecan verici uygulamalardan biri, ilacın daha kesin bir şekilde verilmesidir. Hapları, doğrudan yaralanma veya hastalık alanına ilaç veren moleküler robotlar içeren yutulabilir. Bir kişinin vücudundaki zararlı hücreleri veya virüsleri hedef almak ve onları yok etmek veya bir kişiye zarar verememesini sağlamak için başka makineler kullanılabilir. Nanorobotların, bir insanın vücudundaki hasarlı dokuyu tamir etmek ya da onarmak için kullanılabileceği bile olası uygulamalar vardır.
Bazı bilim adamları, nanorobotların inşaat ve mühendislik alanında kullanılabilecekleri konusunda spekülasyonlar yapmış. Bu minik robotlar daha karmaşık minik cihazlar veya nesneler oluşturmak veya özellikle küçük sistemler üzerinde hassas onarımlar yapmak için kullanılabilir. Muhtemel bir kullanım, bu tür robotların, astronotun giysisine verilen hasarı onarmak için acil bir durumda konuşlandırılabilecek diğer gezegenlerdeki görevlere gelecek astronotların kıyafetlerine dahil edilmesi olabilir.
Özellikle askeri ve silah uygulamalarında, nanorobotların kullanımı için daha az faydalı olanaklar da vardır. Teoride, bir kişinin vücudundaki kanserli hücreleri bulmak için bir nanorobotu programlamak ve onları sağlıklı hücreleri bulmak ve onları etkinleştirmek için programlamak için olduğu gibi devre dışı bırakmak kadar kolay olacaktır. Nanorobots potansiyel olarak insanları veya nesneleri moleküler düzeyde yok etmek için biyolojik bir ajana benzer şekilde yerleştirilmiş bir silah olarak kullanılabilir. Bu robotların minik boyutu da böyle bir saldırıdan sonra onları tespit etmelerini zorlaştırır.
