Nanotehnoloģijas ietver neticami mazu, taču noderīgu struktūru izveidi no atsevišķiem atomiem. Tie varētu būt miniatūri roboti vai mašīnas, no kurām dažas varētu izmantot turpmāku konstrukciju izgatavošanai. Nanotehnoloģiju loma zobārstniecībā potenciāli ir milzīga, jo ir iespēja izmantot sīkus nanorobotus, lai novērstu zobu bojāšanos, labotu zobus un piegādātu zāles to mērķiem. Citi turpmākie lietojumi varētu ietvert zobu problēmu diagnostiku un ārstēšanu, kā arī vielu radīšanu, lai aizstātu zobu emalju. Nanotehnoloģijas zobārstniecībā jau tiek izmantotas, lai labāk sasaistītu materiālus un sveķus, ko izmanto zobārsti.
Viens no potenciālajiem nanotehnoloģiju pielietojumiem zobārstniecībā ir vairāku mazu nanorobotu izveide, lai veiktu profilaktiskus zobārstniecības uzdevumus mutes dobumā. Šādas miniatūras mašīnas varētu ieprogrammēt, lai tās patrulētu uz zobiem un smaganām, noņemot un iznīcinot pārtikas daļiņas, kaitīgās baktērijas un aplikumu. Iespējams, ka nanoroboti var atrast un salabot zobu emaljas bojājuma vietas. Ja šādi sasniegumi zobārstniecībā būs veiksmīgi, tie varētu izbeigt tādas zobu slimības kā smaganu slimības un zobu bojājums.
Nanotehnoloģijas zobārstniecībā varētu izrādīties noderīgas arī gadījumos, kad slimība jau atrodas mutē. Nanorobotus var novirzīt atsevišķu zobu anestēzijai, bloķējot nervu transmisiju. Pēc zobu saspiešanas mini roboti varēja pārvietoties, lai veiktu remontdarbus, ar dažām mašīnām izgatavojot nepieciešamos materiālus. Līdzīgas metodes var izmantot jutīgu zobu ārstēšanai, jo nanoroboti varētu bloķēt sīkos caurumus, kas izraisa jutīgumu, nodrošinot potenciālu ārstēšanu.
Vēl viena iespējamā nanotehnoloģijas loma zobārstniecībā ir zobu problēmu, tostarp mutes vēža, atklāšanā. Tos varētu iegūt agrīnā stadijā, patrulējot ar nanomašīnām, un nanotehnoloģiju varētu arī izmantot, lai nodrošinātu ārstēšanu. Miniatūrais nanomašīnu mērogs varētu ļaut zāles precīzi nogādāt vēža šūnās, atstājot citas šūnas neskartas.
Dažos zobārstniecības veidos, kas atjauno un rekonstruē zobus, jau tiek izmantotas nanotehnoloģijas. Nanodaļiņas ir pievienotas modelēšanas, formēšanas un līmēšanas materiāliem, padarot tos efektīvākus un piemērotākus detalizētam darbam. Tie ir izmantoti arī, lai izveidotu labākus pārsējus brūcēm un kā kaulu pildvielas.
Iespējams, ka nanotehnoloģijas varētu ļaut izstrādāt vielas, kas aizstātu zobu emalju, izmantojot cietus materiālus, piemēram, dimantu vai safīru. Lai gan nanotehnoloģiju nākotnes loma zobārstniecībā ir aizraujoša, drošība joprojām ir svarīgs faktors. Būs vajadzīgas metodes, lai pārliecinātos, ka zobārstniecībā izmantotās nanodaļiņas nevar nodarīt kaitējumu, tostarp metodes, kā deaktivizēt nanorobotus, ja tie tiek norīti.