Den Begriff Nanotechnologie hat Richard Feynman bereits 1959 auf der Jahrestagung der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft eingeführt. Feynman erklärte damals: "Soweit ich es beurteilen kann, sprechen die physikalischen Grundgesetze nicht gegen die Möglichkeit, Dinge atomweise zu bewegen. Dies ist kein Versuch, irgendwelchen Gesetzen zuwiderzuhandeln; es ist etwas, was sich grundsätzlich bewerkstelligen lässt; aber in der Praxis ist es nicht getan worden, weil wir zu groß sind." Die Idee war bestechend, aber man widmete ihr nicht die notwendige Aufmerksamkeit, bis in den 80er Jahren K. Eric Drexler, der auch die Bezeichnung "Nanotechnologie" prägte, ein Papier über die Manipulation von Molekülen vorlegte. Seine Ausführungen lösten weitere Untersuchungen auf dem Gebiet der molekularen Nanotechnologie aus, die jetzt als absehbare Technologie betrachtet wird und es ermöglicht, mit Hilfe von Molekularmaschinen Gegenstände nach komplexen atomaren Spezifikationen zu bauen. Zu den möglichen Anwendungen gehören molekulare Fertigungssysteme, die Computer bauen können, die kleiner sind als lebende Zellen, Geräte, die Zellen reparieren können, Baustoffe auf der Grundlage von Diamanten sowie weitere molekulare Fertigungssysteme.

Die Nanotechnologie ist angesichts der sich ihr eröffnenden Möglichkeiten in der Science-fiction weitverbreitet. Sie ist wesentlicher Bestandteil von Kinofilmen wie "The Fifth Element", "Terminator 1 und 2", "Matrix" und "Star Trek". Im letzteren kommen "Nanites" genannte Nanoroboter vor, die in dem Buch "Star Trek Science" beschrieben sind. In "Star Trek" wird Nanotechnik auch für medizinische Zwecke genutzt. Sie ist auch Kernbestandteil verschiedener Computerspiele.

Das Buch "Trader's World" von Charles Sheffield enthält ziemlich eingehende Beschreibungen von verschiedenem technischem Spielzeug. Eins davon ist eine Kristall-Spionage-Libelle, die verkehrt herum montiert ist. Ihr Gehirn hat eine komplexe Zusammensetzung, denn es wurde auf nanotechnischem Wege aus einem Kristall gezüchtet. Nanotechnik spielt auch im Roman eine Rolle in Form des "Dulcinell Protokoll", einer nanotechnischen Ergänzung des Immunsystems, die dessen Leistungsfähigkeit beträchtlich verstärkt. Das "Dulcinell Protokoll" lässt Wunden schneller und besser verheilen und schützt sogar vor Strahlungsdosen, die unter normalen Umständen tödlich wären.
Die beste Beschreibung einer von umfangreicher Nutzung der Nanotechnologie abhängigen künftigen Welt ist wahrscheinlich "Diamond Age. Die Grenzwelt" (engl. "The Diamond Age") von Neal Stephenson. Dieses Buch beschreibt Shanghai in der Mitte des 21. Jahrhunderts. Nanotechnologie wird dort für alle möglichen Zwecke angewandt, z.B. für Muskelbildung, Wasser- und Luftreinigung, die Versorgung der Bevölkerung mit kostenlosen Nahrungsmitteln aus öffentlichen Materialreplikatoren, für die Datenspeicherung und sogar um eine ganze Insel zu schaffen. Alle nanotechnischen Geräte sind eng mit Drexlers Konzepten verknüpft, wie z. B. der Stablogik-Nanocomputer, aber Stephenson geht weiter als Drexler, da er uns die möglichen Gefahren der Nanotechnik zeigen will, wie z.B. mit der Stimme betätigte Nanoprojektil-Abschussvorrichtungen oder die "nanobiologische Kriegsführung".