按照设想，这些通过显微镜才能看到的纳米机器人，将能够治疗很多疾病。
虽然只能携带很小剂量的药品或小型设备，但很多医生和工程师认为，精确地使用这些工具将比多数传统治疗方法更加有效。比如，很多人都知道，由于抗生素在病人的血液里流动时会被稀释，只有一部分能到达感染的部位，因此，为提高患者免疫能力，医生需要为患者注射大剂量抗生素，不可避免地带来副作用的困扰。然而，纳米机器人（或一组纳米机器人）可以直接前往感染部位，提供小剂量却有效的药物治疗，相应减少药物的副作用。
有些工程师、科学家以及医生认为，纳米机器人的应用有着无限潜力——而其中最有可能的包括：治疗动脉粥样硬化、抗癌、去除血块、清洁伤口、帮助凝血、祛除寄生虫、治疗痛风和粉碎肾结石。以治疗肾结石为例，纳米机器人可以携带小型超声波信号发生器，通过直接发射频率粉碎肾结石。
正因此，世界各国的科研小组一直不断致力于研制第一代医用纳米机器人。这些机器人小到直径1毫米，大到长2厘米，但目前都处于试验阶段。未来几年内，纳米机器人将可能带来一场医学革命。医生可以利用细菌般大小的机器人来治疗从心脏病到癌症的各种疾病，那些机器人将比目前这些要小得多。这些机器人可以单独或者成组地工作，来根除疾病或处理其他状况。有人相信，未来会出现一种半自动的纳米机器人，通过植入人体，定期为人检查身体，以应对一些突发疾病。和此前那些应急治疗不同，这种机器人将永远留在病人体内。
纳米机器人技术的另一项应用潜能是，它可以再造人类的身体，使其百病不侵，增强人类体能，甚至提高人类的智商。这听上去很熟悉，不是吗？争议不断的干细胞和克隆技术正是同一思路。理查德·汤普森博士过去是一位伦理学教授，曾撰文讨论纳米技术的伦理寓意。他认为最重要的工具是传播，社区、医疗组织以及政府必须趁纳米工业尚处于起步阶段，而深入研究其可能带来的影响，这一点十分关键。
会有那么一天，成千上万的微型机器人在我们的血脉中穿梭，为我们调整机能、治疗伤口、淤青甚至疾病吗？有了纳米技术，这一天看上去并不遥远。