1861年，隨著膠體化學的建立，科學家們開始了對直徑為1~100nm的粒子體系的研究工作。
1959年12月29日理察•費曼（Richard Feynman）在美國物理學會會議上做了題為「在底部有很多空間」的演講。雖然沒有使用「納米」這個詞，但他實際上介紹了納米技術的基本概念。
到了20世紀60年代人們開始對分立的納米粒子進行研究。1963年，Uyeda用氣體蒸發冷凝法制的了金屬納米微粒，並對其進行了電鏡和電子衍射研究。1984年德國薩爾蘭大學（Saarland University)的Gleiter以及美國阿貢實驗室的Siegal相繼成功地製得了純物質的納米細粉。Gleiter在高真空的條件下將粒子直徑為6nm的鐵粒子原位加壓成形，燒結得到了納米微晶體塊，從而使得納米材料的研究進入了一個新階段。
1974年日本教授谷口紀男（Norio Taniguchi）在一篇題為：「論納米技術的基本概念「的科技論文中給出了新的名詞——納米（Nano）。
1990年7月在美國召開了第一屆國際納米科技技術會議，正式宣布納米材料科學為材料科學的一個新分支。
自20世紀70年代納米顆粒材料問世以來，從研究內涵和特點大致可劃分為三個階段：
第一階段（1990年以前）：主要是在實驗室探索用各種方法製備各種材料的納米顆粒粉體或合成塊體，研究評估表徵的方法，探索納米材料不同於普通材料的特殊性能；研究對象一般局限在單一材料和單相材料，國際上通常把這種材料稱為納米晶或納米相材料。
第二階段（1990~1994年）：人們關注的熱點是如何利用納米材料已發掘的物理和化學特性，設計納米複合材料，複合材料的合成和物性探索一度成為納米材料研究的主導方向。
第三階段（1994年至今）：納米組裝體系、人工組裝合成的納米結構材料體系正在成為納米材料研究的新熱點。國際上把這類材料稱為納米組裝材料體系或者納米尺度的圖案材料。它的基本內涵是以納米顆粒以及它們組成的納米絲、管為基本單元在一維、二維和三維空間組裝排列成具有納米結構的體系。