นาโนไดมอนด์ถูกใช้ในหลากหลายด้านเนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น ความแข็งแรงสูง ขนาดเล็ก และพื้นผิวที่สามารถปรับแต่งได้ หนึ่งในแอปพลิเคชันที่สำคัญคือการใช้ในอุตสาหกรรมการแพทย์ โดยเฉพาะในการส่งยาเฉพาะที่ นาโนไดมอนด์สามารถพาเภสัชภัณฑ์ไปยังเซลล์เป้าหมายได้อย่างแม่นยำ ช่วยลดผลข้างเคียงและเพิ่มประสิทธิภาพการรักษา พื้นผิวของมันช่วยให้สามารถปรับแต่งด้วยโปรตีน แอนติบอดี หรือสารสำหรับการถ่ายภาพ ทำให้มีคุณค่าในการวินิจฉัยและการถ่ายภาพชีวภาพ นาโนไดมอนด์ยังถูกสำรวจในวิศวกรรมเนื้อเยื่อและการแพทย์ฟื้นฟูเนื่องจากมีความเป็นพิษต่ำและสามารถสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์ นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวทำเครื่องหมายในงานถ่ายภาพทางการแพทย์ เช่น การเรืองแสงในเซลล์

ในอุตสาหกรรมวัสดุ นาโนไดมอนด์ถูกเติมลงในสารหล่อลื่นเพื่อลดการเสียดสีและยืดอายุการใช้งานของเครื่องจักร รวมถึงใช้ในสารขัดเงาแบบแม่นยำสำหรับออปติก เซมิคอนดักเตอร์ และพื้นผิวฮาร์ดดิสก์ เพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียนสูงสุด และใช้ในวัสดุเคลือบที่ต้องการความทนทานต่อการขีดข่วนสูง

อีกทั้งยังมีการวิจัยการใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง เช่น เซนเซอร์ควอนตัมและระบบคอมพิวติ้งรุ่นถัดไป เนื่องจากคุณสมบัติการเรืองแสงที่เสถียร

ในด้านความงาม นาโนไดมอนด์ถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์ดูแลผิว เพราะช่วยขจัดเซลล์ผิวเก่าและกระตุ้นการหมุนเวียนของผิวหนัง ทำให้ผิวดูกระจ่างใสและเรียบเนียนมากขึ้น