นาโนไดมอนด์ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในงานอุตสาหกรรมขั้นสูงและการแพทย์ชีวภาพ เนื่องจากมีคุณสมบัติพิเศษที่รวมกันอย่างลงตัว เช่น ความแข็งแรงสูง การนำความร้อน และศักยภาพในการปรับแต่งพื้นผิว ในด้านการขัดและการขึ้นรูป นาโนไดมอนด์ในรูปแบบน้ำยาจะให้การบำบัดพื้นผิวที่แม่นยำสูงสุดสำหรับวัสดุแข็ง เช่น แซฟไฟร์ กระจก และเซรามิก โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์และแสงทัศน์

ในด้านการแพทย์ชีวภาพ นาโนไดมอนด์ทำหน้าที่เป็นพาหะส่งยา ช่วยให้การปล่อยยาควบคุมได้และการบำบัดแบบกำหนดเป้าหมาย โดยเฉพาะในการรักษามะเร็ง ความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความเป็นพิษต่ำทำให้เหมาะสำหรับการถ่ายภาพทางชีวภาพ การตรวจจับทางชีวภาพ และเป็นสารตัดกัน นาโนไดมอนด์ยังถูกสำรวจในวิศวกรรมเนื้อเยื่อและการแพทย์ฟื้นฟู เนื่องจากสามารถสนับสนุนการเจริญเติบโตของเซลล์

ในวัสดุคอมโพสิต การเติมนาโนไดมอนด์ช่วยเพิ่มความแข็งแรงทางกล ความเสถียรทางความร้อน และความต้านทานการสึกหรอของโพลิเมอร์ สารเคลือบ และน้ำมันหล่อลื่น พวกมันถูกใช้ในวัสดุประสิทธิภาพสูงสำหรับภาคอวกาศ ยานยนต์ และการผลิต นอกจากนี้ นาโนไดมอนด์ยังแสดงศักยภาพในเซนเซอร์ควอนตัมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากมีศูนย์ไนโตรเจน-วาแคนซี ที่ช่วยให้ตรวจจับสนามแม่เหล็กด้วยความไวสูงและการวิจัยคอมพิวติงควอนตัม