納米材料具有多種獨特的特性，主要包括：
表面與界面效應。隨著粒子尺寸的減小，表面原子占總原子的比例急劇增加，導致納米材料的化學活性增強和穩定性下降。
小尺寸效應。當納米微粒的尺寸與光波波長、電子的德布羅意波長等物理特徵尺寸相當或更小時，其物理性質如聲、光、電、磁和熱力學等表現出新穎現象。
量子尺寸效應。粒子尺寸達到納米級別時，費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級，導致納米材料的磁、光、聲、熱、電、超導電性能變化。
巨觀量子隧道效應。納米粒子的某些物理量（如磁化強度）具有隧道效應，能夠貫穿巨觀系統的勢壘，產生變化。
特殊的光學性質。金屬納米顆粒呈現黑色，對光的反射率低，有助於提高太陽能到熱能或電能的轉換效率。
特殊的熱學性質。納米材料的熔點低於傳統材料，這在材料科學中具有廣泛套用。
增強效應。納米材料能顯著提高材料的硬度、強度、韌性和磁性等。
高反應活性。由於表面原子配位數不足和高的表面能，納米材料在化學反應中表現出高活性。
這些特性使納米材料在能源、生物技術、環境保護、材料科學等多個領域具有廣泛的套用前景。