Las nanomáquinas son máquinas muy pequeñas, cuyas dimensiones o componentes se miden en nanómetros. Una nanomáquina puede tener más de 1,000 nanómetros, pero normalmente no más de 10,000 nanómetros (10 micrones). Diseñar y fabricar nanomáquinas es un objetivo en la gran y bien financiada disciplina de la nanotecnología, aunque muchos trabajadores de la nanotecnología toman la ruta menos ambiciosa de diseñar materiales pasivos a nanoescala. Una nanomáquina se refiere a un sistema activo que funciona con componentes a nanoescala.
El cuerpo humano está lleno de nanomáquinas, que posiblemente constituyen la mayor parte de su masa. Una célula podría considerarse una nanomáquina porque consta de componentes a nanoescala. Una nanomáquina aún más obvia serían los ribosomas, fábricas moleculares que sintetizan proteínas. Los ribosomas tienen unos 20 nanómetros de diámetro. Otras nanomáquinas biológicas serían bacterias y virus.
Actualmente, las nanomáquinas todavía se encuentran esencialmente en la fase de investigación y desarrollo, aunque los investigadores tienen muchas esperanzas de su potencial a largo plazo. Una nanomáquina, anunciada en abril de 2008 por investigadores del Nano Machine Center en el California NanoSystems Institute en UCLA, puede liberar medicamentos contra el cáncer dentro de la célula cuando se activa con la luz. La máquina, llamada nanoimpulsor, consta de nanopartículas de sílice mesoporosas con sus poros recubiertos de azobenceno, una sustancia química que puede cambiar entre dos posiciones diferentes dependiendo de la exposición a la luz. El interior del nanoimpulsor se llenó con un fármaco contra el cáncer, luego se introdujo en células cancerosas humanas en cultivo, donde fueron persuadidas por la exposición a la luz para que liberaran su carga útil. Variar la intensidad y la longitud de onda de la luz les dio a los investigadores un control preciso sobre su nanomáquina.
El laboratorio de Nadrian Seeman en el Departamento de Química de la Universidad de Nueva York ha construido otras nanomáquinas interesantes. Usando ADN, el Dr. Seeman ha producido matrices de cuadrículas activas que alternan entre configuraciones, e incluso un «caminante» de ADN que puede avanzar en «patas» moleculares. El laboratorio de Seeman ha demostrado la versatilidad del ADN como material de construcción para nanomáquinas.
Aunque las nanomáquinas están apenas en la etapa de investigación, su mayor impacto a largo plazo podría estar en las áreas de fabricación, medicina y el ejército. Si se pudiera convencer a las nanomáquinas para que se auto-replicaran, o se pudieran construir en grandes cantidades mediante el autoensamblaje, y se las programara para que cooperaran para crear objetos, podrían formarse en un sistema de fabricación personalizado con muchas más capacidades que cualquier otro existente en la actualidad. Este hipotético dispositivo de escritorio se ha denominado nanofábrica.