Existen varios importantes desarrollos modernos. El microscopio de fuerza atómica (en inglés: Atomic Force Microscope, AFM) y el microscopio de efecto túnel (en inglés: Scanning Tunneling Microscope, STM) son versiones tempranas de las sondas de barrido que lanzaron la nanotecnología. Existen otros tipos de microscopio de sonda de barrido. Aunque conceptualmente similares a los microscopios confocales de barrido desarrollados por Marvin Minsky en el año 1961 y al microscopio acústico de barrido (en inglés: Scanning Acoustic Microscope, SAM) desarrollado por Calvin Quate y asociados en la década de 1970, los microscopios de sonda de barrido más nuevos tienen una mucho más alta resolución, dado que ellos no están limitados por la longitud de onda del sonido o la luz.

La punta de una sonda de barrido también puede ser usada para manipular nanoestructuras (un proceso conocido como ensamblaje posicional). La metodología de barrido orientado a la característica sugerida por Rostislav Lapshin parece ser una forma prometedora de implementar estas nanomanipulaciones en modo automático.44 45 Sin embargo, esto es aún un proceso lento debido a la baja velocidad de barrido del microscopio.

Varias técnicas de nanolitografía tales como la litografía óptica, la nanolitografía dip-pen de litografía de rayos X, la litografía de haz de electrones o litografía de nanoimpresión también fueron desarrolladas. La litografía es una técnica de fabricación desde arriba hacia abajo donde el material en bruto es reducido en tamaño hasta lograr un patrón a nanoescala.

Otro grupo de técnicas nanotecnológicas incluyen a aquellas usadas para la fabricación de nanotubos y nanoalambres, aquellas usadas en la fabricación de semiconductores tales como la litografía ultravioleta profunda, la litografía de haz de electrones, maquinado de haz de iones enfocado, la litografía de nanoimpresión, la deposición de capa atómica y deposición molecular de vapor , y además incluyendo las técnicas de autoensamblaje molecular tales como aquellas que emplean copolímeros di-bloque. Los precursores de estas técnicas son anteriores a la era de la nanotecnología, y son extensiones en el desarrollo de los avances científicos más que técnicas que fueron ideadas únicamente con el propósito de crear nanotecnología y que fueron el resultado de la investigación nanotecnológica.

El acercamiento de arriba hacia bajo anticipa nanodispositivos que deben ser construidos pieza por pieza en etapas, de la misma forma que son fabricados el resto de las cosas. La microscopia de sonda de barrido es una importante técnica tanto para la caracterización como para la síntesis de nanomateriales. Los microscopios de fuerza atómica y los microscopios de efecto túnel de barrido pueden ser usados para examinar las superficies y para mover los átomos en ellas. Al diseñar diferentes puntas para estos microscopios, ellos pueden ser usados para tallar estructuras en la superficies y para ayudar a guiar las estructuras autoensambladas. Al utilizar, por ejemplo, el acercamiento de barrido orientado a las características, los átomos o moléculas pueden ser movidos en la superficie con las técnicas del microscopio de sonda de barrido.44 45 Actualmente, es caro y demoroso para ser utilizados en la producción en masa pero son muy adecuadas para la experimentación en un laboratorio.

En contraste, las técnicas de abajo hacia arriba construyen o hace crecer estructuras más grandes átomo por átomo o molécula por molécula. Estas técnicas incluyen síntesis química, autoensamblaje y ensamblaje posicional. La interferometría de polarización dual es una herramienta adecuada para la caracterización de películas delgadas autoensambladas. Otra variación del acercamiento desde abajo hacia arriba es la crecimiento epitaxial por haces moleculares (en inglés: Molecular Beam Epitaxy, MBE). Los investigadores de los Bell Telephone Laboratories tales como John R. Arthur, Alfred Y. Cho y Art C. Gossard desarrollaron e implementaron el MBE como una herramienta de investigación hacia finales de la década de 1960 y la década de 1970. Las muestras hechas por el MBE fueron claves para el descubrimiento del efecto Hall cuántico fraccionario por el cual el premio Nobel en Física del año 1998 fue otorgado. El MBE permite a los científicos disponer capas precisas atómicamente, y en el proceso, construir complejas estructuras. Importante para la investigaciones en semiconductores, la MBE también es usada ampliamente para hacer muestras y dispositivos para el recientemente emergente campo de la espintrónica.

Sin embargo, nuevos productos terapeúticos, basados en nanomateriales sensibles, tales como las vesículas ultradeformables y sensibles a la tensión Transfersome, que están en desarrollo y se encuentran aprobadas para uso humano en algunos países.