Kabilang sa mga pangunahing konsepto ang quantum confinement, na nagpapaliwanag kung paano nagkakaiba ang pag-uugali ng mga elektron kapag limitado sa nanoscale na sukat, at ang mataas na surface area-to-volume ratio na nagbibigay sa mga nanomaterials ng natatanging mga katangian. Kasama rin ang self-assembly, kung saan ang mga molekula ay nag-oorganisa ng kanilang sarili sa mga istrukturadong pormasyon, at nanoelectronics na gumagamit ng mga nanomaterials para sa mas maliliit na elektronikong bahagi.

Ginagamit ang nanoteknolohiya sa pangangalaga sa kalusugan, tulad ng targeted drug delivery systems na nagpapahusay ng bisa ng paggamot at nagpapababa ng mga side effect. Sa elektronika, nakakatulong ito sa pagbuo ng mas mabilis at mas energy-efficient na mga semiconductor. Sa enerhiya, ginagamit ito sa mga solar cells na pinalakas ng nanomaterials. Sa kapaligiran, ginagamit ang mga nanofilters upang alisin ang mga kontaminante mula sa tubig.

Ang graphene ay isang solong layer ng mga atom ng carbon na nakaayos sa isang two-dimensional lattice, na may pambihirang lakas at conductivity sa kuryente. Ang mga carbon nanotubes naman ay may kakaibang cylindrical na mga istruktura at ginagamit sa lahat mula sa kagamitan sa palakasan hanggang sa mga bahagi ng aerospace. Ang mga inobasyong ito ay muling nagtakda ng agham ng materyales at nagbukas ng mga bagong aplikasyon.

Ang pag-aaral ng nanoteknolohiya ay naghihikayat ng mas malalim na pag-unawa sa pisika, kimika, at mga konsepto sa engineering. Tinutulungan nito ang mga estudyante na makita ang mga praktikal na aplikasyon ng mga teorya sa silid-aralan at maunawaan kung paano ang interdisciplinary na mga pamamaraan ay nagdudulot ng mga teknolohikal na tagumpay. Pinahuhusay din nito ang mga kasanayan sa kritikal na pag-iisip at paglutas ng problema.

Maaaring gamitin ang istrukturadong pagbabasa sa pamamagitan ng paghahati ng mga akademikong artikulo sa mga seksyon, na nakatuon sa isang pangunahing konsepto sa bawat pagkakataon. Makakatulong din ang interactive learning gamit ang mga online na simulation at video tutorial, pati na rin ang paggawa ng detalyadong mga buod, mind maps, at mga talahanayan. Makilahok rin sa mga study group o online forum upang magpalitan ng mga ideya at linawin ang mga mahihirap na konsepto.