Las propiedades de los nanotubos, tanto eléctricas como mecánicas, proveen con una amplia gama de aplicaciones. Entre ellas macro aplicaciones como grupos de nanotubos que funjan como cables de altas propiedades mecánicas Estos cables podrían utilizarse en construcción de puentes en suspensión, construcciones resistentes a impactos de terremotos o de elementos naturales. Recientes estudios de las propiedades de las nanomoléculas sugieren la posibilidad de utilizarlos como superconductores a temperaturas de alrededor de 20 Kelvin.
La habilidad del nanotubo de sostener esfuerzos axiales en ciertos niveles, lo hace ideal para ser una útil herramienta para sondeos microscópicos. El grupo de Rice University lo utiliza como sonda que no daña la muestra y la sonda misma sobrevive el impacto con la muestra. De esta manera se obtienen detalles topográficos de alta calidad.
Debido a su flexibilidad es posible utilizarlos como absorbentes de golpes. Se pueden utilizar para transmitir calor en una dirección ya que tienen una gran conductividad térmica a lo largo del tubo. Se trata de poder hacer nanoalambres que revolucionen la industria de ordenadores al crear procesadores y difusores de calor mucho mas pequeños que los actuales. Al envolverlos con boro-nitratos es posible aislarlos del ambiente.
Se tienen amplios planes para diversas sondas. Sondas celulares para ingeniería genética de manera que inyecten directamente el material a la célula blanco sin perturbar a las demás. Sondas para explorar materiales sin dañarlos en la exploración.
Recientemente se estudia la posibilidad de la desalinización del agua y utilizarlos en plantas de tratamiento de aguas residuales. Debido a su gran conductividad y su razón de área a volumen los nanotubos son más eficientes en remover del agua sales y otros compuestos, que el carbón. [27, 25]
En medicina, se especula la posibilidad de utilizar nanotubos para enviar directamente a las células el material genético. Además de tratar infecciones y otras enfermedades directamente en el foco de infección; con nanotubos no se perfora la piel ni se dañan otros órganos, se dirige específicamente al blanco deseado.