纳米机器是非常小的机器，其尺寸或组件以纳米为单位测量。纳米机器可能大于 1,000 纳米，但通常不大于 10,000 纳米（10 微米）。设计和制造纳米机器是大型且资金充足的纳米技术学科的一个目标，尽管许多纳米技术工作者采取了不太雄心勃勃的设计被动纳米材料的路线。纳米机器是指具有纳米级组件的主动功能系统。
人体充满了纳米机器，可以说构成了人体的大部分质量。细胞可能被认为是纳米机器，因为它由纳米级组件组成。更明显的纳米机器是核糖体，即合成蛋白质的分子工厂。核糖体的直径约为20纳米。其他生物纳米机器是细菌和病毒。
核糖体的直径只有20纳米。目前，纳米机器本质上仍然是尽管研究人员对其长期潜力抱有很大希望，但仍处于研发阶段。加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所纳米机器中心的研究人员于 2008 年 4 月宣布，一种纳米机器可以在该机器被称为纳米叶轮，由介孔二氧化硅纳米颗粒组成，其孔涂有偶氮苯，偶氮苯是一种化学物质，可以根据暴露在光线下在两个不同位置之间切换。纳米叶轮的内部充满了抗癌药物，然后引入培养的人类癌细胞中，在光照射下它们被诱导释放有效负载。改变光的强度和波长使研究人员能够精确控制呃，他们的纳米机器。
纳米机器人利用纳米技术开发宽度远小于人类头发丝的微型机器人。其他有趣的内容纳米机器是由纽约大学化学系 Nadrian Seeman 实验室制造的。 Seeman 博士利用 DNA 制作出了可在配置之间交替的主动网格阵列，甚至还制作了可以靠分子"腿"前进的 DNA"步行者"。 Seeman 的实验室已经证明了 DNA 作为纳米机器构建材料的多功能性。
虽然纳米机器仅处于研究阶段，但其最大的长期影响可能是在制造业、医药和军事领域。如果纳米机器可以被诱导自我复制，或者可以使用通过自组装，并通过编程来合作创建物体，它们可以形成一个定制的制造系统，其功能远远超过当今现有的任何系统。这种假设的桌面设备被称为纳米工厂。
