นาโนไดมอนด์ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในงานอุตสาหกรรมขั้นสูงและการประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ เช่น ความแข็งแรงสูง การนำความร้อน และศักยภาพในการปรับแต่งพื้นผิว ในงานขัดและตกแต่งพื้นผิว นาโนไดมอนด์ในรูปแบบน้ำยาจะให้การบำบัดพื้นผิวที่แม่นยำสูงสุดสำหรับวัสดุแข็ง เช่น แซฟไฟร์ แก้ว และเซรามิก โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และ optics

ในด้านชีวการแพทย์ นาโนไดมอนด์ทำหน้าที่เป็นพาหะในการส่งยา ทำให้สามารถควบคุมการปล่อยยาและเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซึมของยารักษาได้ ความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความเป็นพิษต่ำทำให้เหมาะสำหรับการถ่ายภาพ การวินิจฉัย และการรักษามะเร็ง นาโนไดมอนด์ที่ปรับแต่งพื้นผิวยังถูกสำรวจใช้ในเซ็นเซอร์ชีวภาพและระบบส่งยีน

ในวัสดุคอมโพสิต นาโนไดมอนด์ช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกล ความเสถียรทางความร้อน และความต้านทานการสึกหรอเมื่อผสมในโพลิเมอร์ การเคลือบ และสารหล่อลื่น ถูกนำไปใช้ในวัสดุประสิทธิภาพสูงสำหรับภาคอวกาศ ยานยนต์ และการผลิต นอกจากนี้ นาโนไดมอนด์ยังถูกวิจัยในด้านเซ็นเซอร์ควอนตัมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากคุณสมบัติทางแสงและคล้ายเซมิคอนดักเตอร์