环境监测：
纳米传感器具有监测和分析环境样品中发现的微生物和有毒化学化合物的强大能力。纳米材料可用于增强电化学传感器和离子选择电极（ISE）的灵敏度，这是用于检测水性样品中痕量金属，硝酸盐，磷酸盐和农药的常规技术。纳米传感器还具有实时测量的能力，这对于环境监测应用而言是非常有价值的特性。
许多应用专注于在特定环境中检测各种分子。但是，纳米传感器也可以用于检测电磁辐射。一个示例是使用氧化锌纳米棒或氧化锌纳米线来检测低水平的紫外线辐射。纳米线通常用于电磁辐射感测应用，因为它们会改变其电阻状态并引起对电磁射线的可测量响应。纳米线也可以并联使用，其中电子跨所有纳米线级联并提供快速有效的响应。
国防军事：
整体而言，纳米科学在国防和军事领域具有巨大的应用潜力。应用包括化学检测，净化和法医。然而，这些纳米传感器的应用目前大部分仍在研究和开发中。
正在开发用于国防应用的某些纳米传感器包括用于检测爆炸物或有毒气体的纳米传感器。这种纳米传感器的工作原理是，可以使用例如压电传感器根据气体分子的质量来区分它们。如果气体分子吸附在检测器的表面，则晶体的共振频率会发生变化，并且可以将其测量为电特性的变化。此外，用作栅极电位计的场效应晶体管，如果其栅极对它们敏感，则可以检测到有毒气体。
在类似的应用中，纳米传感器可用于军事和执法服装和装备。海军研究实验室的纳米科学研究所已经研究了用于纳米光子学和鉴定生物材料的量子点。当与分析物（例如有毒气体）接触时，层叠有聚合物和其他受体分子的纳米颗粒会改变颜色。这会警告用户他们处于危险中。其他项目包括将衣服嵌入生物传感器，以传递有关用户健康和生命的信息，这对于监视战斗中的士兵很有用。
令人惊讶的是，为国防和军事用途制造纳米传感器时，一些最具挑战性的方面本质上是政治上的，而不是技术上的。许多不同的政府机构必须共同努力分配预算，共享信息和测试进度；在如此庞大和复杂的机构中，这可能是困难的。此外，签证和移民身份可能成为外国研究人员的问题-由于主题非常敏感，有时可能需要政府批准。
最后，目前还没有关于纳米传感器测试或传感器行业中应用的明确定义或清晰的法规，这增加了实施的难度。纳米传感器还用于检测糖块以及检查人体癌组织。
纳米传感器与其他技术的结合将开发更多应用：
将纳米传感器与其他有用的技术（例如MEMS技术和微流体设备）相结合的趋势正在增长。
有用的例子包括：将纳米颗粒沉积到硅基板上以更有效地进行化学和气体传感应用；微流控设备中的金纳米线用于检测血液样本中的胆固醇；使用硅上的碳纳米管（CNT）来检测有害的氨气痕迹；以及在基于流体的MEMS设备中检测流体样品中微量的微生物。
