เป็นศาสตร์เกี่ยวกับการแพทย์หรือตัวยา หรือการบำบัดรักษาโดยยา ที่เกี่ยวข้องกับระบบขนาดนาโน การศึกษาวิจัยเรื่องนี้ ถือเป็นเทคโนโลยีทางการแพทย์ที่ใหม่มาก ส่วนมากอยู่ในขั้นการทดลอง และยังไม่มีการนำมาใช้กันอย่างเป็นระบบในปัจจุบัน อาจกล่าวได้ว่า จุดเริ่มต้นของการแพทย์แผนนาโนมาจากนิยายวิทยาศาสตร์ ที่เขียนขึ้นเมื่อประมาณ ๕๐ ปีมาแล้ว โดยกล่าวถึง การนำเรือดำน้ำจิ๋ว หรือหุ่นยนต์นาโนลักษณะคล้ายเรือดำน้ำ ส่งเข้าไปในร่างกายของผู้ป่วย เพื่อปฏิบัติภารกิจในการรักษา หรือซ่อมแซมส่วนที่ผิดปกติ ในครั้งนั้นไม่มีใครเชื่อว่า จินตนาการดังกล่าวจะเป็นจริงได้ แต่ในปัจจุบันมีแนวโน้มว่า เรื่องหุ่นยนต์นาโน หรืออวัยวะเทียมอาจเป็นจริง ผลจากการศึกษาวิจัยจนถึงปัจจุบันพบว่า ได้มีการเสนอแบบจำลองของหุ่นยนต์นาโน ที่เรียกว่า หุ่นยนต์นาโน (nano robot) ที่สร้างขึ้น เพื่อวัตถุประสงค์หลายๆ ด้าน เช่น ด้านทันตกรรม มีความสามารถในการตรวจสอบ ซ่อมแซม ทำความสะอาดผิวฟัน โดยการควบคุมผ่านระบบคอมพิวเตอร์ทางไกล ทำให้ความรู้สึกเจ็บปวดในขณะทำฟันลดลง หรือแทบไม่รู้สึกว่ากำลังทำฟันอยู่ นอกจากนี้ ยังมีการสร้างหุ่นยนต์นาโนเซลล์เม็ดเลือดแดงเทียม (respirocyte) ที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นเลือดฝอย เพื่อให้เคลื่อนที่ไปในหลอดเลือดได้ เช่นเดียวกับเม็ดเลือดแดง หุ่นยนต์นาโนเซลล์เม็ดเลือดแดงเทียมนี้ จะทำหน้าที่ นำก๊าซออกซิเจนไปเลี้ยงส่วนต่างๆ ของร่างกาย โดยออกแบบระบบควบคุมการทำงาน ด้วยคอมพิวเตอร์ ทั้งในด้านการป้อนพลังงาน และระบบสื่อสารอย่างเหมาะสม หากเป็นผลสำเร็จ คาดว่า จะสามารถนำหุ่นยนต์นาโนเซลล์เม็ดเลือดแดงเทียมนี้มาใช้ เพื่อรักษาผู้ป่วยที่เกิดจากความผิดปกติของเม็ดเลือดแดง ซึ่งส่งผลให้มีก๊าซออกซิเจน ไปเลี้ยงส่วนต่างๆ ของร่างกายไม่เพียงพอ ปัญหาโรคมะเร็งก็เช่นเดียวกัน ที่จนถึงปัจจุบันส่วนมากก็ยังไม่สามารถรักษาให้หายขาด อาจใช้เครื่องมือ ที่ลักษณะเหมือนหุ่นยนต์นาโน (nanodevice) หรือวัสดุนาโน เป็นตัวขนส่งยา (drug delivery agent) นำเข้าสู่ร่างกายผู้ป่วย เพื่อเพิ่มผลสัมฤทธิ์ในการรักษา รวมทั้งการรักษาโรคเกี่ยวกับหลอดเลือด โรคเอดส์ โรคไข้หวัดนก ก็อาจอาศัยการแพทย์แผนนาโน รักษาเยียวยา นอกจากเป้าหมายในการรักษาแล้ว การศึกษาวิจัยทางด้านนาโนเทคโนโลยี ยังนำไปสู่การตอบสนองในเรื่องอื่นๆ เช่น การสร้างระบบภูมิคุ้มกัน การรักษาเกี่ยวกับความบกพร่องทางด้านประสาทสัมผัสต่างๆ ทั้งระบบผิวหนัง การมองเห็น การได้ยิน และการรับรสหรือกลิ่น อาจกล่าวได้ว่า การแพทย์แผนนาโนจะนำไปสู่คุณภาพชีวิตที่ดีของมนุษย์ในอนาคต ได้นานัปการ