纳米机器人充当微型医生纳米技术可能导致纳米机械装置和传感器的产生。纳米机器人也称分子机器人，是纳米机械装置与生物系统的有机结合，它是纳米技术应用于医学领域中最具有诱惑的内容。在生物医学工程中可充当微型医生，解决传统医生难以解决的问题。这种纳米机器人可注入人体血管内，成为血管中运作的分子机器人。这些分子机器人可以从溶解在血液中的葡萄糖和氧气获得能量，并通过外界给予的声信号按编制好的程序探示它们碰到的任何物体。
　　
　　分子机器人可以进行全身健康检查，疏通脑血管中的血栓，清除心脏动脉脂肪沉积物、吞噬病菌、杀死癌细胞和监视体内的病变等，这必然给现代医学的诊断和治疗带来一场深刻的革命。在现代医学中，X线透视、血管造影、CT和磁共振成像等技术，是诊断疾病必不可少的手段，而利用机器人对疾病的诊断和治疗则能同时完成。
　　
　　纳米机器人还可以用来进行人体器官修复，例如修复损坏的器官和组织，做整容手术进行基因装配工作等，即从基因中除去有害的DNA或把正常的DNA安装在基因中，使机体正常运行，或使引起癌症的DNA突变发生逆转而延长人的寿命。纳米机器人通过修复大脑和其他脏器的冻伤而使低温贮藏的人复活。
　　
　　DNA纳米技术是指以DNA理化特性为原理设计的纳米技术，主要应用于分子的组装。同时DNA技术的发展有助于DNA纳米技术的成熟。纳米技术和基因治疗基因治疗是治疗学的巨大进步，质粒DNA插入目的细胞后，可修复遗传错误或产生治疗因子。利用纳米技术，可使DNA通过主动靶向作用定位于细胞。将质粒DNA浓缩至50～200nm大小且带上负电荷，有助于其对细胞核的有效入侵，而最后质粒DNA插入细胞核DNA的准确位点则取决于纳米粒子的大小和结构。
　　
　　诊断与监测人体疾病的诊断与监测是医学领域的一个重要组成部分，纳米颗粒技术在医学保健领域已有广泛的应用。运用纳米颗粒可以使医学诊断与监测更加简单和精确。光学相干层析术(OCT)OCT的分辨率可达1个微米级，有了如此准确的依据，人们或许有办法把疾病“扼杀在萌芽状态中”，而不必等到了生命的尾声才被CT与磁共振检查出癌组织病变。
　　
　　微小探针技术可向人体内植入，根据不同的诊断和监测目的，可定位于体内的不同部位，也可随血液在体内运行，随时将体内的各种生物信息反馈于体外记录装置。此项技术有可能成为21世纪医学界常用的手段。
　　
　　疑难病的介入性诊断和治疗由于纳米粒子比红细胞小得多，可以在血液中自由运动，因此可以注入各种对机体无害的纳米粒子到人体的各部位，检查病变和进行治疗。据报道，动物实验结果表明，将载有地塞米松的乳酸-乙醇酸共聚物的纳米粒子，通过动脉给药的方法送入血管内，可以有效治疗动脉再狭窄。而载有抗增生药物的乳酸-乙醇酸共聚物纳米粒子经冠状动脉给药，可以有效防止冠状动脉再狭窄。除此之外，载有抗生素或抗癌制剂的纳米高分子可以通过动脉输送给药的方法进入体内，用于某些特定器官的临床治疗。载有药物的纳米球还可以制成乳液进行肠外或肠内的注射，也可以制成疫苗进行皮下或肌肉注射。