นาโนไดมอนด์ถูกใช้อย่างกว้างขวางในงานอุตสาหกรรมขั้นสูงและการแพทย์ชีวภาพ เนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษที่รวมกันอย่างลงตัว เช่น ความแข็งสูง การนำความร้อน และพื้นผิวที่ใช้งานได้หลากหลาย

ในการขัดและตกแต่งพื้นผิว นาโนไดมอนด์ในรูปแบบน้ำยาจะให้การบำบัดพื้นผิวที่แม่นยำสูงสุดสำหรับวัสดุแข็ง เช่น แซฟไฟร์ เวเฟอร์ซิลิคอน และเลนส์แสง โดยให้พื้นผิวที่ปราศจากรอยขีดข่วน ซึ่งจำเป็นสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์และออปติกส์ความแม่นยำ นอกจากนี้ ยังใช้เป็นสารเติมแต่งในน้ำมันหล่อลื่นเพื่อลดการเสียดสีและการสึกหรอ ยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนเครื่องจักร

ในด้านการแพทย์ชีวภาพ นาโนไดมอนด์ทำหน้าที่เป็นตัวพายาเพื่อการส่งมอบยาที่ควบคุมได้ ส่งผลให้มีการดูดซึมเข้าสู่เซลล์ที่ดีขึ้นและลดความเป็นพิษ คุณสมบัติการเรืองแสงทำให้เหมาะสำหรับการถ่ายภาพชีวภาพและการวินิจฉัย โดยทำหน้าที่เป็นโปรบที่เสถียรและไม่เป็นพิษสำหรับการติดตามเซลล์ระยะยาว

นาโนไดมอนด์ยังถูกนำเข้าไปในวัสดุคอมโพสิตและสารเคลือบเพื่อเพิ่มความแข็งแรงเชิงกล ความต้านทานการสึกหรอ และการจัดการความร้อนในเครื่องมือตัด ชิ้นส่วนเครื่องยนต์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ ยังมีการสำรวจใช้ในเทคโนโลยีเซนเซอร์ควอนตัมและการเข้ารหัส เนื่องจากข้อบกพร่องที่ใช้งานได้ทางแสงซึ่งตอบสนองต่อสนามแม่เหล็กและไฟฟ้าในระดับนาโน