納米材料應用於塗料，主要是提高塗料的裝飾性、防腐蝕性，尤其是賦予塗料各種各樣的功能性和特殊性能。
光催化塗料
採用納米二氧化鈦進行光催化是一項正在蓬勃興起的新型空氣淨化技術。它能直接利用包括太陽光在內的各種途徑的紫外光，在室溫下對各種有機的或無機的汙染物進行分解或氧化，達到從空氣中清除這些汙染物的效果。該項技術具有能耗低、易操作、除淨度高等特點，尤其對一些特殊的汙染物具有比其他方法更突出的去除效果，而且沒有二次汙染，因此具有廣泛的應用前景。在當今世界性的環境汙染問題越來越受到各國政府重視的情況下，這種技術已經成為西方各國高科技競爭中的一個熱點。
目前，在光催化技術的理論研究方面，日本、美國、德國均投入巨資開展研究與開發工作，並大力推動其產業化，其中納米光催化塗料已經用於醫院、隧道、隔音牆和住宅等，其他應用光催化技術的產品還有數十種。在日本，大批公司正在這個新興的技術領域進行角逐，其中**突出的品牌是ＡＲＣ－ＦＬＡＳＨ光觸媒，為日本光觸媒塗料**品牌，其功能受日本厚生省實驗證明，效果獲日本國土交通省認可，殺菌、脫臭、自淨、防黴，可有效防止各種疾病的傳染，殺菌率高達９９．９９％，迅速消除空氣中令人不適的氣味，除臭率高達９９．８％。該類塗料可以用於各種場合的室內汙染的治理且效果突出。
納米複合建築塗料
在德國等一些西方國家，納米複合建築塗料已廣泛應用於內牆塗料。韓國ＡＮＰ公司已開發成了高性能複合納米複合乳膠漆。國內在乳膠漆中應用納米材料，比國外研究廣泛而深入，２０００年至２００３年中，中國申請的專利已達２０多項，納米材料複合乳膠漆的技術水平居世界水平前列。
透明耐磨塗料
ＮａｎｏｐｈａｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ公司將自己的納米材料產品ＮａｎｏＴｅｋ氧化鋁與透明清漆混合，製得的塗料能大大提高塗層的硬度、耐劃傷性及耐磨性。應用此塗料比傳統的塗料耐磨性提高２４倍。塗膜性能如此大的提高主要歸功於納米氧化鋁材料是非常硬的圓球物質，納米尺寸的顆粒比傳統的塗料添加劑使塗覆的表面更加均一。耐磨塗料可以製成水性或溶劑型，含有納米氧化鋁的透明塗料可廣泛應用於透明塑料、高拋光的金屬表面及木材和別的平板材料的表面，提高耐磨性和使用壽命。
美國ＴｒｉｔｏｎＳｙｓｔｅｍ公司生產的ＮａｎｏＴｕｆＣｏａｔｉｎｇｓ透明超耐磨納米塗料，把有機改性的納米瓷土加入到聚合物樹脂基中製得，是傳統耐磨塗料的４倍。這種耐磨塗料還具有隔熱功能和優異的耐化學性能，可用作頭盔的護目鏡、飛機座艙蓋和玻璃，轎車玻璃和建築物玻璃等的保護塗層。
ＳＤＣＣｏａｔｉｎｇｓ公司直接將納米ＳｉＯ２及納米金屬氧化物溶膠用於耐磨透明塗料ＳＩＬＶＵＥ系列產品，這種塗料還可以防紫外光和防霧化，已成功用於汽車、飛機、建築物等的玻璃窗及其他透明度和耐磨性要求高、環境苛刻的場所。
目前，國內已開始研究納米材料複合的耐磨塗料，表面硬度可以提高到４Ｈ。
汽車金屬閃光面漆
國外將無機納米材料用於塗料中的另一個成功例子是豪華轎車面漆。用納米級二氧化鈦與鋁粉顏料或雲母珠光顏料混合用於塗料中，其塗層具有隨角異色性，從不同角度觀察其反射光可看到不同的顏色。與閃光鋁粉或雲母珠光顏料並用於塗料體系時，能在塗層的照光區呈現一種金紅色亮光，而在側光區則反射藍色乳光，因而能增加金屬顏色的豐滿度和視角閃色性。這使得該塗料在高檔轎車塗料中很快得到推廣應用，ＢＡＳＦ公司、Ｓｉｌｂｅｒｌｉｎｅ公司己能生產多種含納米ＴｉＯ２的金屬閃光面漆。目前已有福特、克萊斯勒、豐田、馬自達等**的汽車製造公司使用含ＴｉＯ２的轎車金屬閃光面漆。國內已有部分科研院所與企業著手此方面的研究。
屏蔽塗料
在紫外光屏蔽方面，作為重要的光學顏料，納米ＴｉＯ２的紫外光屏蔽特徵一直受到廣泛關注。因為用作塗料基料的高分子樹脂受到太陽中紫外線的長期照射會導致分子鏈的降解，影響塗膜的物性，傳統的紫外光吸收劑主要為有機物，但是有機紫外光吸收劑的壽命短、有毒，而納米ＴｉＯ２粒子是一種穩定的無毒的紫外光吸收劑。
將無機納米材料與樹脂複合製備的塗層塗覆在固體表面，得到納米級「褥墊」可以緩解原子或分子簇的高速衝擊。該技術可以用來製備納米級表面塗層。美國ＮＳＦ**近也提出了一個有關項目申請，其要點是研究含無機納米化合物的塗料性能，通過精細分散控制，研究納米粒子與樹脂基體的界面相互作用，塗膜的阻透性、熱穩定性、抗氧性、拉伸性和抗低溫性等，為進一步研製用於飛機、太空及相關工業的高性能塗料提供依據，以大大降低維修費用。
在電性能方面，靜電屏蔽塗料和電絕緣塗料已取得突破。美、日等國研究人員用納米級二氧化鈦、二氧化錫、三氧化鉻等與樹脂複合作為靜電屏蔽塗層；用納米級鈦酸鋇與樹脂複合製成高介電絕緣塗層；用納米級Ｆｅ３Ｏ４與樹脂複合作為磁性塗料。目前這方面的製備工藝已有所突破，進入產業化階段。