英語「nanotechnology」（ 納米技術） 的前綴「nano-」 出自希臘語「ναννοζ」（意指侏儒和矮小）系一數量名稱，即10-9（十億分之一），因此1 納米（nanometer）就是十億分之一米（千分之一微米或百萬分之一毫米）。納米技術是指以納米精度來測度或操作物質或材料的技術，它能使物質或系統呈現出新奇的物理、化學和生物性質。只要能夠揭示出納米實體的新奇特性和現象，就可以在原子、分子和分子以上水平上取得對物質結構和設備的控制，從而有效地製造和使用這些設備。
納米尺度下的人類行為並不能從大尺度範圍的觀察來加以預測，其變化不僅取決於尺度減小的量級狀態，而且取決於尺度限制、界面優勢和量子力學等新的現象。一旦能夠揭示出與分子水平的結構組織尺度及其相互作用相關的納米現象，科學家就能夠超越已知或想像的能力來增加或強化物質性質和設備功能，製造出諸如納米碳管、量子電線、超薄膠捲、DNA 合成器和雷射發射器等新奇設備。
儘管在廣義上可以將納米技術的歷史淵源追溯到20 世紀上半葉，但真正與德萊克斯勒（K. Eric Drexler）首次使用的「納米技術」這一術語直接相關的科學思想，還是從著名物理學家費曼（F. Feynmann）開始的。1959 年，費曼在美國物理學會年會上面對加州理工學院師生發表了一個題為「盡頭還有大量餘地」的著名演講，指出有許多新發現需要藉助原子尺度的微型化儀器或設備來操作和測量物質（納米）結構性質。在這篇演講中，他認為每一代機器工具總是賦予下一代人以更大能力或精湛技藝，並設想了這種微型機器的未來前景：「不必考慮久遠未來的最後問題，只要按照人的願望來安排各個原子，這些原子就可以幫您擺平一切」[Feynmann, 1961]。在費曼之後至今的幾十年中，納米技術顯然獲得了巨大進展。如果說化學家和生物學家集中於理解分子結構的話，那麼物理學家和電子工程師則為此試圖製造出日益縮小的機器設備。
分子科學中產生了滲透於現代世界的各種合成材料，微型機器製造更是開創了僅次於農業的全球性信息產業。計算機晶片設計工程師製造少數複雜精密機器，化學家和其他技術人員製造簡單自動機器，其價值追求正是納米技術革命。但真正達到亞微系統設計和控制水平的關鍵一步是IBM 公司蘇黎世研究實驗室的賓尼格（Gerd Binnig）和羅熱（Heinrich Rohrer），他們於1981 年發明了掃描隧道望遠鏡（STM），並獲得了第一批直接觀察的原子圖像。但STM 實際上只是獲得了確定原子的電子云霧圖像，這一缺陷在1986 年開發出原子力望遠鏡（AFM）後才得以克服。在STM 發明的同年，德萊克斯勒作為麻省理工學院空間系統實驗室研究員發表了題為「分子工程：分子操作一般能力開發方法」的論文，認為蛋白質合成的天然機理表明了人造分子機器的可行性，展示了納米技術的未來前景。
1985 年，斯默萊（Richard Smalley）新發現了一種碳分子形式，吸引了納米技術狂熱者的特別關注，因為該碳分子與以往純碳分子的石墨（二維平面結構）和鑽石（三維網絡結構）不同，呈現出一種包含60 個碳原子的足球形狀結構。這似乎意味著原子或分子尺度的技術操作可以造就完全不同的物理、化學甚至生物特性。
1987 年，160 位計算機科學家、生物學家、物理學家、人類學家和其他學科學者在美國新墨西哥羅薩拉莫斯匯聚，召開第一屆人工生命工作會議，展示出了科學家們對分子系統設計的共同興趣。兩年之後，在未來研究院（德萊克斯勒創建）和全球商業網絡公司贊助下，由史丹福大學計算機科學系主辦，在加州帕羅阿爾託召開了第一屆國際納米技術會議，討論的主題是原子探測望遠鏡、分子晶體自我裝配、蛋白質工程和微型機器。儘管這時一般公眾還不曾聽說過納米技術，但科學家對納米技術的熱衷卻已相當廣泛。
1990 年7 月，英國物理學研究所創辦《納米技術》雜誌。該雜誌創刊發表了多篇亞微技術的論文，其中有一篇題目為「掃描隧道望遠鏡是一種納米製作工具」。就在這一年，IBM 公司科學家愛戈勒（Don Eigler）宣布其企業標誌是由鎳晶體上的35 個氙原子構成，吸引了大眾傳媒的廣泛關注。
1992 年，德萊克斯勒發表「納米系統：分子機器、製造和計算」一文，提出「軸承、齒輪、凸輪、離合器和計算元件」作為納米技術裝配程序的基本要素。儘管直到今天還無法建造出這些機械，但德萊克斯勒的納米技術機器設想是目前最為清晰的分子工程模型。據他預測，利用分子裝配程序能夠大規模快速製造精確的分子結構（1 小時內製造1 千克），其製作過程完全受數十億個運轉速度為1016（100 百萬億）次/ 每秒的精微計算機控制。目前多數臺式計算機速度不到107（1 千萬）次/ 每秒，科學用計算機正在接近109（10 億）次/ 每秒，發達國家製造teraflop 機器的運轉速度目標為1012（1 萬億）次/ 每秒。無論德萊克斯勒的未來圖像是否能夠實現，從目前成千數百的分子科學技術研究規模看，物質結構的分子精度製造能力似乎註定會呈現出指數增長態勢。
然而，納米技術研究似乎並沒有集中到獲得德萊克斯勒式的納米技術裝配程序上來，而是直接導向了不同納米材料的生產和製作。納米材料方法和技藝有兩種路線：一是自上而下的方法，它在很大程度上不過是微米尺度的小規模裝配的延伸而已，如微電子學的進一步微型化就是納米電子學；二是自下而上的方法，它主要是通過合成化學途徑來生產納米尺度的材料結構，是對諸如晶體增長和自我裝配等自然過程的模仿。
可以預期，如果納米技術進一步得到發展，人類將會生產出一系列產品。但納米製造畢竟意味著產品性質要在某些目前未知的方式得到控制，其生產過程也需要進入某種程序化。許多國家就此已經或正在制定計劃以便在財力上對納米技術研究開發給予支持，法人資本也對納米技術表現出了巨大投資熱情或興趣，因此圍繞納米技術正在形成一種政府、企業和科學之間的廣泛社會聯盟。目前美國、日本和歐洲有500 多家納米技術企業，有300 多所大學院系專門建立了納米技術研究中心或研究所，投資達到40 多億美元。
2000 年美國政府制定了國家納米技術計劃（NNI）來引導納米技術的發展方向，2001 年通過國家科學基金會（NSF）給予納米科學研究的資金預算增加16%。在美國，NSF 和DARPA（國防高級研究工程機構）是目前納米技術研究兩個最大資金來源，它們正在對納米科學研究方向產生巨大影響。與國外納米科技發展情況相比，科研部門和企業共建、地方政府與大學、研究所共建以及大學自建的研究機構也試圖要納米材料應用取得新的突破。
就政府投入而言，中國與發達國家在納米技術領域的投資（各國投入佔全球總投入的比例為：美國為33%，日本為29%，歐洲佔24%，其他國家為14%）相比還比較低，僅為美國的1—3%，比臺灣和韓國還少，但投資增長速度畢竟非常之快。隨著人力、物力和財力資源大量湧入納米技術領域，納米技術的潛在實踐力量會逐步表現出來，並將對人類社會生活方式造成巨大影響。