คาร์บอนนาโนทิวบ์ โดยเฉพาะแบบสองชั้น ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมและความแข็งแรงเชิงกล พวกมันถูกนำรวมเข้าไปในทรานซิสเตอร์ เซ็นเซอร์ และฟิล์มนำไฟฟ้า เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความทนทาน ในด้านการเก็บพลังงาน พวกมันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ โดยช่วยปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานและรอบการชาร์จ-ดิสชาร์จ พื้นที่ผิวสูงและการนำความร้อนทำให้เหมาะสำหรับใช้ในวัสดุคอมโพสิต ซึ่งช่วยเสริมความแข็งแรงให้กับโพลิเมอร์ โลหะ และเซรามิกสำหรับอุปกรณ์อวกาศ ยานยนต์ และอุปกรณ์กีฬา นอกจากนี้ ยังถูกนำมาใช้ในงานชีวการแพทย์ เช่น ระบบส่งยาและสารตัวแทนสำหรับการถ่ายภาพ เนื่องจากสามารถทะลุเข้าไปในเซลล์และขนส่งสารรักษาได้ คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ยังทำให้มีคุณค่าในงานด้านสิ่งแวดล้อม รวมถึงการกรองน้ำและการตรวจจับมลพิษ