ใช้ในด้านการแพทย์เพื่อการรักษามะเร็งด้วยวิธีโฟตอนความร้อน เนื่องจากโครงสร้างรูปดาวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการดูดซับแสงและสร้างความร้อนทำลายเซลล์มะเร็งได้อย่างแม่นยำ นิยมใช้ร่วมกับเลเซอร์ในบำบัดเฉพาะจุด ใช้เป็นสารติดตามหรือตัวทำให้เห็นชัดในเทคนิคการถ่ายภาพทางการแพทย์ เช่น การถ่ายภาพด้วยสเปกโทรสโกปีราแมน เพราะพื้นผิวที่มีความหยาบและแหลมช่วยเพิ่มสัญญาณได้ดี ประยุกต์ใช้ในเซนเซอร์ตรวจจับสารชีวโมเลกุล เช่น ดีเอ็นเอ หรือโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับโรค โดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณแสงเมื่อสารเป้าหมายจับกับพื้นผิวของนาโนสตาร์ เหมาะสำหรับการส่งยาเฉพาะจุด โดยสามารถผูกยาหรือโมเลกุลออกฤทธิ์กับพื้นผิว และปลดปล่อยเมื่อได้รับสัญญาณจากแสงหรือสนามแม่เหล็กไฟฟ้า