納米生物學的近期設想，是在納米尺度上應用生物學原理，發現新現象，研製可編程的分子機器人，也稱納米機器人。合成生物學對細胞信號傳導與基因調控網絡重新設計，開發「在體」（invivo）或「溼」的生物計算機或細胞機器人，從而產生了另種方式的納米機器人技術。
納米機器人的研發已成為當今科技的前沿熱點。不少科學家都看好納米機器人應用前景，一些發達國家已經制定相關的戰略性計劃，投入巨資搶佔納米機器人戰略高地。納米機器人潛在用途十分廣泛，其中特別重要的就是應用於醫療領域。
納米機器人是納米生物學中最具有誘惑力的內容，第一代納米機器人是生物系統和機械系統的有機結合體，這種納米機器人可注入人體血管內，進行健康檢查和疾病治療。第二代納米機器人是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，第三代納米機器人將包含有納米計算機，是一種可以進行人機對話的裝置。
美國佛羅裡達大學的科學家最近研製出一種能夠100%地殺滅C肝病毒的納米機器人。這種納米機器人由兩組物質構成：一組是能夠攻擊並摧毀RNA（參與複製C肝相關蛋白）的酶，另一部分是一種寡核苷酸，能識別疾病相關蛋白並將酶送過去消除危害。在細胞培養和小鼠實驗中，這個新方法已達到了近乎100%的有效率，且沒有任何副作用，例如免疫系統反應。這項新成果促進了醫療納米機器人的發展，目前也逐步向臨床應用邁進。