纳米材料是指三维空间尺寸至少有一维为纳米级(通常为1～100 nm)的材料。由于其特殊的尺寸分布，纳米材料具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，表现出一系列独特的力学、电学、光学、磁学以及催化性能。1990年，第一届国际纳米科技会议在美国举行，标志着纳米科学技术的正式诞生。目前，纳米材料覆盖到了能源、药物、微电子工业、材料、环境等诸多领域。
纳米材料按照结构、材料的物理性质、材料的化学成分、力学性能、表面活性等标准，会有不同的分类。
(1)按照材料结构来分：纳米材料有零维(指在三维空间内的尺度都在纳米范围内，如纳米颗粒、原子团簇等)；一维(指在二维空间内的尺度在纳米范围内，如纳米线、纳米管、纳米棒等)；二维(指在一维空间内的尺度在纳米范围内，有超晶格、超薄膜、多层膜)；三维(又称为纳米相材料，如纳米介孔材料)。
(2)按照材料物理性质来分：纳米光学材料、纳米磁性材料、纳米半导体、纳米超导体、纳米热电材料和纳米铁
电体等。按照材料化学成份来分：纳米陶瓷、纳米晶体、纳米玻璃、纳米金属、纳米高分子和纳米复合材料等。
(3)按照材料力学性能来分：纳米耐磨及润滑材料、超精细研磨材料、纳米改性高分子材料等；按照材料应用领域来分：纳米电子材料、纳米敏感材料、纳米生物医学材料和纳米储能材料等。
纳米材料超细的晶粒，高浓度晶界及晶界原子附近状况决定了他们具有明显区别于无定形态、普通多晶和单晶的特异性能。
纳米材料具有体积效应，当纳米材料的尺度和传导电子的波长与超导相干波长相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，熔点、磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化性等与普通粒子相比有较大变化。
纳米材料具有表面效应，即纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。例如，当粒径为10 nm时，表面原子占总数的20％；当粒径为I nm时，几乎全部原子都集中在粒子的表面，纳米晶粒的减小使其比表面积、表面能及表面结合能增大，并具有不饱和性质，表现出很高的化学活性。
纳米材料具有量子尺寸效应，即若微粒尺寸下降到一定值时，费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级。纳米材料中处于离散的量子化能级中的电子的波动性使纳米材料有一系列特殊性质，如特异性催化、强的氧化性和还原性。
纳米粒子具有量子隧道效应，即纳米材料的电能、电场能或磁场能比平均能级间距还小时，纳米粒子就具备穿越能垒的能力，从而呈现出一些与宏观物质截然不同的反常特性，如导电金属为纳米颗粒时可以变为绝缘体，二氧化硅为纳米级时电阻大大下降。
纳米材料具有催化性能，即纳米粒子晶粒小，比表面积大，表面活性中心多，其催化活性和选择性大大高于传统催化剂。并且具有很多优点：纳米晶粒催化剂无孔隙，可避免使用常规催化剂所引起的反应物向孔内扩散带来的影响；纳米催化剂不必附着在惰性载体上使用，可直接放入液相反应体系之中。
纳米材料具有光学特性，即纳米粒子由于尺寸小，当其粒径与超导相干波长、波尔波长以及电子的德布罗意波长相当或更小时，其量子尺寸效应将十分明显，表现出与众不同的光学特性。
由于纳米材料具有以上性质，使得它具有特异的宏观物理特性：高热膨胀系数、高比热容和低熔点；高强度和高韧性；极强的吸波性和高扩散性；异常的导电率和磁化率等。
