นาโนไดมอนด์ถูกใช้อย่างกว้างขวางในงานอุตสาหกรรมขั้นสูงและการแพทย์ชีวภาพ เนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษ เช่น ความแข็งแรงสูง ความคงทนทางเคมี ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ พื้นที่ผิวมาก และคุณสมบัติเรืองแสง ในด้านอุตสาหกรรม ใช้เป็นสารขัดละเอียดพิเศษในสารประกอบขัดสำหรับเลนส์แสง ความแม่นยำ เซมิคอนดักเตอร์ และฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ เพื่อให้พื้นผิวเรียบไร้รอยขีดข่วน นอกจากนี้ ยังผสมในน้ำมันหล่อลื่นเพื่อลดแรงเสียดทานและการสึกหรอในระบบเครื่องจักร ช่วยยืดอายุการใช้งาน

ในด้านการแพทย์ชีวภาพ นาโนไดมอนด์ใช้เป็นตัวพาส่งยา โดยเฉพาะในบำบัดมะเร็ง ช่วยให้ปล่อยยาแบบกำหนดเป้าหมายและเพิ่มความละลายของยาเคมีบำบัด พื้นผิวสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อติดยา จีน หรือสารภาพ เพื่อใช้ในเทอรานอสติกส์—การรักษาและวินิจฉัยร่วมกัน นาโนไดมอนด์ยังใช้ในชีวภาพเนื่องจากคุณสมบัติเรืองแสงและพิษต่ำ ช่วยติดตามเซลล์ระยะยาว นอกจากนี้ ยังสำรวจในเซนเซอร์ชีวภาพสำหรับตรวจจับสารชีวภาพหรือสารพิษด้วยความไวและความแม่นยำสูง

ในอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง นาโนไดมอนด์ช่วยขจัดสิ่งสกปรกและทำให้ผิวเรียบเนียน โดยไม่ก่อให้เกิดการระคายเคือง ในด้านวัสดุศาสตร์ ผสมในสารเคลือบ พอลิเมอร์ และพลาสติกเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการขีดข่วน ความแข็งแรง การนำความร้อน และความต้านทานการสึกหรอ ขณะที่ไม่นำไฟฟ้า—เหมาะสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

นอกจากนี้ นาโนไดมอนด์ยังมีศักยภาพในเซนเซอร์ควอนตัมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากศูนย์ไนโตรเจน-วาแคนซี ช่วยตรวจจับสนามแม่เหล็กด้วยความไวสูง