Η βιομηχανία νανοτεχνολογίας είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο έρευνας και ανάπτυξης στις περισσότερες επιστήμες της ζωής και των φυσικών επιστημών. Η μοριακή νανοτεχνολογία από το 2011 εστιάζει σε μεγάλο βαθμό στις εξελίξεις στους τέσσερις βασικούς τομείς της ιατρικής, των στρατιωτικών συστημάτων, της ενέργειας και της επιστήμης των υπολογιστών, αν και η έρευνα μπορεί να αγγίξει σχεδόν κάθε τομέα βιομηχανικού ή εμπορικού ενδιαφέροντος. Το επίκεντρο των επιχειρηματικών μοντέλων εταιρειών νανοτεχνολογίας στις αρχές του 21ου αιώνα τείνει να είναι στην επιστήμη των υλικών και στα συστήματα δημιουργίας και διανομής φαρμακευτικών φαρμάκων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η κατασκευή μοναδικών δομών χημικών και υλικών είναι ευκολότερο να κατασκευαστεί από τις πιο ώριμες νανοτεχνολογίες του μέλλοντος, οι οποίες θα εστιάζουν όλο και περισσότερο σε αυτόνομες, αυτοαναπαραγόμενες μηχανές που έχουν κατασκευαστεί για να εκτελούν συγκεκριμένες εργασίες.
Δεδομένου ότι η βιομηχανία νανοτεχνολογίας μπορεί να έχει απίστευτα ευρεία βάση και να φέρει βελτιώσεις στα υλικά και τη λειτουργία των μηχανημάτων σε σχεδόν οποιαδήποτε διαδικασία, η εκπαίδευση στη νανοτεχνολογία πρέπει να προσπαθήσει να μεταδώσει μια αίσθηση κατανόησης πολλών ερευνητικών πεδίων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα συχνά ειδικοί σε ορισμένους τομείς όπως η φυσική, η χημεία ή η κρυσταλλογραφία να εκπαιδεύονται σε πεδία όπως η μικροβιολογία και η ηλεκτρική μηχανική, ώστε να μπορούν να εργαστούν σε άλλους κλάδους για να κατανοήσουν πλήρως τις διαδικασίες που δρουν σε μοριακή κλίμακα. Οι νέοι φοιτητές στον τομέα της νανοτεχνολογίας πρέπει να αποκτήσουν μια θεμελιώδη κατανόηση πολλών τομέων της ανθρώπινης γνώσης. Αυτά περιλαμβάνουν τη φυσική, τη χημεία, τη μικροβιολογία και τις σχετικές βιοεπιστήμες, καθώς και πρακτικές εφαρμογές για αυτές τις επιστήμες σε διάφορους τομείς της μηχανικής.
Η ανάπτυξη της νεοσύστατης βιομηχανίας νανοτεχνολογίας χρηματοδοτείται από μια μεγάλη ποικιλία κυβερνήσεων σε όλο τον κόσμο, από αυτές της Ευρωπαϊκής Ένωσης έως την Ιαπωνία, την Ινδία, τη Ρωσία, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Αυστραλία. Από το 2011, υπολογίζεται ότι δαπανώνται ετησίως 10,000,000,000 δολάρια ΗΠΑ (USD) σε παγκόσμια βάση για τέτοια έρευνα και ο αριθμός αυτός αναμένεται να αυξηθεί στα 65,000,000,000 δολάρια μέχρι το τέλος του ίδιου έτους. Μέχρι το 2014, οι εκτιμήσεις είναι ότι οι δαπάνες για έρευνα παγκοσμίως θα είναι 100,000,000,000 δολάρια ΗΠΑ και, μέχρι το 2015, θα πρέπει να πλησιάσουν τα 250,000,000,000 δολάρια ΗΠΑ. Οι αναπτυσσόμενες χώρες επενδύουν επίσης σε μεγάλο βαθμό στη βιομηχανία νανοτεχνολογίας, με τις δαπάνες της Κίνας να ξεπερνούν αυτές των ΗΠΑ το 2011.
Από πολλές απόψεις, η επιτυχής κατασκευή οποιασδήποτε βιώσιμης εφαρμογής νανοτεχνολογίας είναι ένας αγώνας προς τη γραμμή τερματισμού όπου ο νικητής θα κατέχει διπλώματα ευρεσιτεχνίας για συσκευές ή υλικά που έχουν τη δυνατότητα να έχουν παγκόσμιες επιπτώσεις και να αλλάξουν την κοινωνία με απρόβλεπτους και επαναστατικούς τρόπους. Πολλοί επιστήμονες βλέπουν τη βιομηχανία της νανοτεχνολογίας ως την αρχή μιας δεύτερης Βιομηχανικής Επανάστασης που λαμβάνει χώρα σιωπηλά σε εργαστήρια σε όλο τον κόσμο και η οποία σε μεγάλο βαθμό περνά απαρατήρητη από το κοινό. Αυτό συμβαίνει παρά το γεγονός ότι αρκετές χιλιάδες προϊόντα και υλικά πωλούνται ήδη στη λιανική αγορά από το 2011 με χαρακτηριστικά που έχουν σχεδιαστεί σε νανοτεχνολογική κλίμακα.
Το διαδεδομένο ενδιαφέρον για τη βιομηχανία της νανοτεχνολογίας είναι άμεσο αποτέλεσμα του πόσο γενικής επιστήμης είναι. Έχει την ικανότητα να παίρνει οποιαδήποτε γνωστή χημική ή μηχανική διαδικασία και να την κάνει πιο αποτελεσματική και ισχυρή ελέγχοντας τις αντιδράσεις που συμβαίνουν σε ατομική και μοριακή κλίμακα, κάτι που δεν έχει προηγούμενο στην ανθρώπινη ιστορία. Η κλιμάκωση του ελέγχου αυτών των διαδικασιών μέχρι το μακροεπίπεδο της καθημερινής ανθρώπινης δραστηριότητας έχει τη δυνατότητα να κάνει βιομηχανικές διεργασίες που είναι σε θέση να ανακυκλώνουν το 100% των απορριμμάτων τους ή να παίρνουν απόβλητα που παράγονται από προηγούμενες γενιές της κοινωνίας και να τα τελειοποιούν σε χρήσιμα νέα υλικά με ανακατασκευή τη βασική του μοριακή δομή.
Οι μηχανές νανοτεχνολογίας έχουν επίσης τη δυνατότητα να μπορούν να παρακάμψουν θεμελιώδη εμπόδια στην ανθρώπινη κατανόηση. Λειτουργώντας ως μια μορφή καθολικής μηχανικής, τέτοιες προγραμματισμένες μικροσκοπικές μηχανές μπορεί μια μέρα να είναι σε θέση να αντικαταστήσουν κατεστραμμένα κύτταρα ή όργανα στο ανθρώπινο σώμα κατασκευάζοντας νέα από τη μοριακή κλίμακα επάνω, χωρίς να χρειάζεται να κατανοήσουμε τι προκάλεσε την αστοχία του οργάνου πρώτα πρώτα. Ως εκ τούτου, η βιομηχανία νανοτεχνολογίας έχει ως στόχο να επωφεληθεί από τη γνώση στη χημεία, τη φυσική και τη βιολογία για να λειτουργήσει ως εργάτης γραμμής συναρμολόγησης, αντικαθιστώντας τα φθαρμένα υλικά και συστήματα με νέα, ενώ χρησιμοποιεί πιθανά απόβλητα ως πηγή για να το κάνει. . Φυσικά συστήματα όπως τα δέντρα το έκαναν αυτό από αμνημονεύτων χρόνων χτίζοντας περίπλοκες δομές ένα κύτταρο τη φορά, αλλά, μέχρι πρόσφατα, η ανθρώπινη κοινωνία ενεργούσε μόνο για να διαμορφώσει και να χρησιμοποιήσει τα τελικά αποτελέσματα μιας τέτοιας ανάπτυξης.
Τόσο ο K. Eric Drexler με το βιβλίο του 1986, The Engines of Creation, όσο και η ομιλία του Richard Feynman το 1959, There’s Plenty of Room at the Bottom, θεωρούνται οι θεμελιώδεις σπίθες που δημιούργησαν μια καταιγίδα ενδιαφέροντος για την επιστήμη και τη μηχανική για τη βιομηχανία της νανοτεχνολογίας. Ο Drexler πίστευε ότι δεν υπήρχαν θεμελιώδη όρια στη δημιουργία αυτοαναπαραγόμενων μοριακών μηχανών που θα μπορούσαν τελικά να κατασκευάσουν οποιαδήποτε συσκευή ή υλικό από γενική πηγή ύλης. Ο Φάινμαν προώθησε την ίδια ιδέα δηλώνοντας ότι ο άμεσος χειρισμός των ατόμων ήταν μια πρακτική δυνατότητα.