Nanotehnoloģiju uzņēmumi veic dažādas darbības, līdzīgi kā jebkurš cits pētniecības un attīstības uzņēmums, lai gan lielākā daļa to darba ir saistīta ar nanotehnoloģiju izstrādi un ieviešanu. Šie uzņēmumi bieži ir iesaistīti farmācijas vai veselības aprūpes pētniecībā un medicīniskajā darbā, lai gan var tikt izstrādāti arī citi potenciālie viņu darba izmantošanas veidi. Tas parasti ietver jebkāda veida darbu, kas var izrādīties rentabls uzņēmumam, kas strādā ar nanotehnoloģiju, piemēram, aizsardzības vai militāro darbu. Nanotehnoloģiju uzņēmumi parasti strādā, lai finansētu un veiktu pētījumus par nanomašīnu un līdzīgu nanotehnoloģiju lietojumu radīšanu.
Kopumā nanotehnoloģiju uzņēmumi iegulda pētniecībā un jaunu tehnoloģiju izstrādē, kas izmanto nanomašīnu un līdzīgu izstrādes koncepciju priekšrocības. Nanomašīnas ir ierīces, kas spēj izpildīt diezgan sarežģītas programmas, piemēram, citas mašīnas un datorus, taču tās pastāv ārkārtīgi mazā mērogā. Šīs ierīces, visticamāk, būtu mikroskopiska izmēra un varētu būt mazākas par vienu cilvēka šūnu. Šāda veida tehnoloģija ļautu izstrādāt sīkas iekārtas, ko varētu ievadīt cilvēka asinsritē, lai cīnītos pret tādām slimībām kā vīrusi un pat cīnītos pret vēža šūnu izplatību cilvēkā.
Nanotehnoloģiju uzņēmumi bieži strādā pie šādu tehnoloģiju izstrādes, lai gan kopumā šāda veida nanomašīnas joprojām lielākoties ir hipotētiskas. Viena no galvenajām problēmām, ar ko jārisina nanotehnoloģiju uzņēmumiem, ir izmērs un tas, kā tik neticami mazas ierīces varētu ieprogrammēt, lai darbinātu sarežģītas sistēmas. Galu galā nanomašīnām, kas paredzētas vēža šūnu iznīcināšanai cilvēka organismā, ir jāspēj atšķirt šādas šūnas no veselajām. Šādām ierīcēm ir arī potenciāli militāri pielietojumi, jo nanomašīnas potenciāli varētu tikt izstrādātas un ieprogrammētas bojātu šūnu labošanai cilvēka ķermenī.
Teorētiski nanotehnoloģiju uzņēmumi varētu izstrādāt mikroskopiskas iekārtas, kas varētu salabot audus un orgānus, kas ir ievainoti kaujas laukā. Tas ļautu karavīra brūces dziedēt iekšēji, prasot mazāk pūļu no medicīnas speciālistiem un potenciāli glābjot simtiem vai tūkstošiem dzīvību. Protams, ir arī citi nanomašīnu pielietojumi militāros lietojumos, un daži nanotehnoloģiju uzņēmumi, visticamāk, strādā, lai izstrādātu šādas ierīces.
Nanotehnoloģiju uzņēmums parasti pieņem darbā zinātniekus, kas specializējas molekulārajā bioloģijā, datorzinātnēs un robotikā. Šiem nanotehnoloģiju uzņēmumiem ir arī jāatrod veids, kā finansēt šādus pētījumus, bieži slēdzot līgumus ar valdības aģentūrām vai komerciālu produktu izstrādi. Viņi arī parasti strādā, lai nodrošinātu, ka laika un naudas ieguldījumi atmaksājas un tiek izstrādāts gala produkts, ko var izmantot uzņēmumam finansiāli izdevīgā veidā.