คาร์บอนนาโนทิวบ์ โดยเฉพาะแบบหลายชั้น ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เนื่องจากคุณสมบัติพิเศษ เช่น ความแข็งแรงสูง การนำไฟฟ้า และคุณสมบัติทางความร้อน ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ใช้ในการสร้างฟิล์มนำไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์ และเซ็นเซอร์ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์และการย่อขนาด ความแข็งแรงทางกลสูงทำให้เหมาะสำหรับการเสริมความแข็งแกร่งให้กับวัสดุคอมโพสิตในอุตสาหกรรมอวกาศ ยานยนต์ และก่อสร้าง เพื่อเพิ่มความทนทานและลดน้ำหนัก ในด้านการเก็บพลังงาน ใช้ในแบตเตอรี่และตัวเก็บประจุซุปเปอร์เพื่อเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานและประสิทธิภาพการชาร์จ-คายประจุ นอกจากนี้ พื้นที่ผิวขนาดใหญ่และความเสถียรทางเคมีทำให้เหมาะสำหรับใช้ในระบบกรอง แคทาลิติก และการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อม ซึ่งสามารถดักจับมลพิษหรืออำนวยการทางปฏิกิริยาเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในด้านการแพทย์ชีวภาพ ถูกสำรวจใช้ในระบบการส่งยา วิศวกรรมเนื้อเยื่อ และเซ็นเซอร์ชีวภาพ เนื่องจากการโต้ตอบที่เป็นเอกลักษณ์กับโมเลกุลทางชีวภาพ