„Nanofabricarea” se referă la fabricarea structurilor cu dimensiuni caracteristice măsurate în nanometri, în special sub 20 de nanometri pe o parte. Tehnologia actuală permite în mare parte nanofabricarea doar într-un sens bidimensional. Un subset major al nanofabricației actuale sunt tehnologiile care intră în domeniul de competență al nanolitografiei, care practic înseamnă doar „scriere la scară nano” și implică un rezultat bidimensional. În acest sens, chiar și fotolitografia convențională folosită pentru a face cipuri de computer este din punct de vedere tehnic nanofabricare, deoarece dimensiunile caracteristicilor sunt măsurate în sute de nanometri. Cu toate acestea, „nanofabricarea” tinde să se refere la abordări mai noi și mai de ultimă oră.
Fotolitografia convențională, pilonul industriei de calcul, poate fi folosită pentru a crea caracteristici cu dimensiuni de până la 22 nm, deși aceasta este foarte costisitoare și nu este considerată în prezent rentabilă. Mai tipic, modelele au dimensiuni ale caracteristicilor de aproximativ 193 nm ca limită inferioară. În așteptarea confruntării cu limitele fizice cu fotolitografia, companiile de calculatoare au investit miliarde de dolari în cercetare pentru tehnicile litografice de ultimă generație. Acestea includ litografia cu raze X (dimensiuni caracteristice de 15 nm), modelarea dublă (folosind o abordare cu rezoluție mai mică, dar modelarea aceleiași suprafețe de două ori), litografia cu scriere directă cu fascicul de electroni (EBDW), litografie cu ultraviolete extreme, litografie cu nanoprint, scanare litografia cu sonde (care poate manipula atomi individuali) și nanolitografia cu microscopul de forță atomică.
Abordările mai avansate ale nanofabricației sunt auto-asamblarea moleculară, care a fost demonstrată în laborator de sute de ori, sau mecanosinteza pozițională, care se află la cele mai timpurii etape de cercetare. Ambele sunt încercări de a duce nanofabricarea în tărâmul 3D, ceea ce i-ar debloca cu adevărat puterea tehnologică. Nanofabricarea rapidă în 3D ar însemna că producătorii ar putea construi teoretic o gamă largă de structuri posibile din punct de vedere chimic cu precizie nanometrică. Acest lucru ar putea duce la motoare cu ordine de mărime mai puternice decât în prezent, materiale cu rapoarte rezistență-greutate de 100 de ori mai bune, electronice încorporate în toate și multe altele. Deocamdată, totuși, nanofabricarea este folosită în mare parte doar pentru a face cipuri de computer mai bune.