ใช้ในงานประยุกต์ทางชีวการแพทย์ เช่น การนำยาแบบกำหนดเป้าหมาย (targeted drug delivery) โดยคุณสมบัติทางแม่เหล็กช่วยนำทางไปยังตำแหน่งเฉพาะในร่างกายโดยใช้สนามแม่เหล็กภายนอก

ใช้ในด้านการแพทย์เป็นหลัก โดยเฉพาะในการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI) เพื่อเพิ่มความคมชัดของภาพ โดยอนุภาคนาโนแม่เหล็กจะทำหน้าที่เป็นสารตัวทำให้เกิดความต่างในภาพ (contrast agent) ช่วยให้เห็นโครงสร้างของเนื้อเยื่อหรืออวัยวะที่ผิดปกติ เช่น เนื้องอก ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

นอกจากนี้ยังใช้ในการบำบัดโรคมะเร็งแบบเฉพาะจุด โดยเมื่ออนุภาคนาโนถูกนำส่งไปยังบริเวณเนื้องอก สามารถกระตุ้นด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าภายนอกเพื่อสร้างความร้อนทำลายเซลล์มะเร็งได้ (hyperthermia therapy)

ในด้านชีววิทยาและห้องปฏิบัติการ ใช้แยกหรือดักจับส่วนประกอบชีวภาพ เช่น เซลล์, ดีเอ็นเอ, หรือโปรตีน โดยการเคลือบผิวอนุภาคให้จับกับโมเลกุลเป้าหมายเฉพาะ แล้วใช้สนามแม่เหล็กดึงออกมาจากสารละลาย

ยังสามารถใช้ในการกรองหรือกำจัดมลพิษจากน้ำ เช่น โลหะหนักหรือสารอินทรีย์ โดยอนุภาคนาโนจะดูดซับสารปนเปื้อนแล้วแยกออกด้วยแม่เหล็ก