Robot vi mô và nano có kích thước siêu nhỏ, độ chính xác cao, khả năng hoạt động trong môi trường phức tạp như cơ thể người. Ứng dụng chính gồm:

• Truyền thuốc: robot có thể điều hướng chính xác đến vị trí tổn thương, giải phóng thuốc theo yêu cầu (ví dụ: robot DNA, robot từ tính, robot enzyme).
• - Phẫu thuật xâm lấn tối thiểu: robot có thể di chuyển trong mô, mắt, mạch máu để thực hiện thao tác chính xác.
• - Chẩn đoán bệnh: robot tích hợp cảm biến sinh học để phát hiện tín hiệu phân tử, miRNA, kháng nguyên.
• - Điều khiển: chia thành 4 nhóm:
•    + Vật lý: từ tính (robot xoắn, robot mềm), điện trường (nanowire, DEP), quang học (robot ánh sáng, optogenetic), nhiệt, âm học (ultrasound).
•    + Hóa học: phản ứng xúc tác tạo bọt khí (Pt, Ag), gradient nồng độ, enzyme, Janus motors.
•    + Sinh học: dùng vi sinh vật (E. coli, CR, MC-1), tế bào cơ tim, tinh trùng, DNA.
•    + Lai: kết hợp từ tính + hóa học, từ tính + âm học, từ tính + quang học, v.v.
• - Thiết kế: mô phỏng cấu trúc cơ học (motor, bánh xe, kẹp), cảm hứng sinh học (vi khuẩn, cá, sứa, cilia), robot biohybrid (kết hợp vật liệu sống và phi sống).
• - Chế tạo: quang khắc, in 3D vi mô, lắng đọng vật liệu, tự lắp ráp, cuộn màng, lắp ghép lớp.
• - Điều khiển chuyển động: dùng từ trường, gradient hóa học, ánh sáng, âm thanh, phản hồi thị giác, lực, AI.
• - Thách thức: tích hợp đa chức năng, tương thích sinh học, phân hủy sinh học, điều khiển cụm, vật liệu mới, năng lượng mới, điều khiển 3D, chi phí chế tạo.