گرچه، نانوتکنولوژی یکی از پیشرفت‌های اخیر تحقیقات علمی است، توسعه مفاهیم بنیادی آن در یک دوره طولانی اتفاق افتاده است. ظهور نانوتکنولوژی در دهه 1980 حاصل تقارب پیشرفت‌های تجربی نظیر اختراع میکروسکوپ تونلی روبشی در سال 1981 و کشف فولرن در 1985 بود که با شفاف سازی و تعمیم چارچوب مفهومی برای اهداف نانوتکنولوژی در سال 1986 با انتشار کتاب Engines of Creation (موتورهای خلق) آغاز گردید. مناظرات و مباحث مهم پیرامون کاربردهای بالقوه نانوتکنولوژی مولکولی و نیز امکان به‌کارگیری آن توسط طرفدارانش و حرکت دولت‌ها به سمت پایه گذاری و توسعه تحقیقات نانوتکنولوژی، مسائلی بودند که باعث شدند در اوایل دهه 2000 میلادی رشته نانوتکنولوژی در معرض آگاهی و مباحثه عموم قرار گیرد. نخستین سال‌های دهه 2010 میلادی شاهد آغاز کاربردهای اقتصادی نانوتکنولوژی بود، هر چند که این کاربردها بیشتر محدود به کاربردهای انبوه در نانومواد بود تا کاربردهای قابل تغییری که نانوتکنولوژی آن را پیش بینی کرده بود. فیزیکدان امریکایی به نام ریچارد فاینمن، در 29 دسامبر 1959 طی سخنرانی در جلسه انجمن فیزیک امریکا در موسسه فناوری کالیفرنیا (این جلسات برای الهام بخشی به رشته نانوتکنولوژی، اکثر اوقات برگزار می‌شد) عنوان کرد: «در پایین دست فضای زیادی وجود دارد». فاینمن فرآیندی را شرح داد که ممکن است توسط آن و با استفاده از یک مجموعه ابزارآلات دقیق برای ساخت و اجرای مجموعه نسبتاً کوچک‌تر و به همین منوال تا مقیاس مورد نیاز، قابلیت ساخت اتم‌ها و مولکول‌های مجرد نیز به وجود آید. وی اشاره کرد که در این دوره خاستگاه موضوعات مربوط به مقیاس، ازتغییر اندازه پدیده‌های مختلف فیزیکی خواهد بود: نیروی جاذبه کم اهمیت شده و در مقابل کشش سطحی و جذب واندروالسی مسائلی با اهمیت تلقی خواهند شد. سخنرانی سال 1959 ریچارد فاینمن سال‌ها بعد چارچوب‌های مفهومی نانوتکنولوژی را پدید آورد. بعد از مرگ فاینمن، محققان با مطالعه تاریخچه توسعه نانوتکنولوژی بر اساس خاطرات اشخاص فعال در این رشته نوپا طی دهه‌های 1980 و 1990، به این نتیجه رسیدند که نقش حقیقی وی در تسریع تحقیقات نانوتکنولوژی محدود بوده است. در اوایل دهه 1990 علاقه به «فضای کافی» در سخنرانی‌های علمی قوتی دو چندان گرفت. درست قبل از آن زمان علت افزایش توجه به واژه نانوتکنولوژی، پیروی از کاربرد این واژه توسط K. Eric Drexler در کتاب سال 1986 خود با عنوان (موتورهای خلق: عصر ظهور نانوتکنولوژی) بود. نویسنده در این کتاب از مفهوم یک میلیارد کارخانه کوچک فاینمن الهام گرفته و این نظریه را نیز بدان اضافه کرده بود که این کارخانه‌ها قادر به همانندسازی خود از طریق کنترل کامپیوتری به جای اپراتور انسانی خواهند بود. همچنین وی بعد از آن سال مقاله‌ای با عنوان «نانوتکنولوژی» را در یک مجله کثیرالانتشار علمی به نام OMNI به چاپ رسانید.
