นาโนไดมอนด์ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในงานอุตสาหกรรมขั้นสูงและการประยุกต์ใช้ทางชีวการแพทย์ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ เช่น ความแข็งแรงสูง การนำความร้อน และศักยภาพในการปรับแต่งพื้นผิว ในด้านการขัดและการกลึง นาโนไดมอนด์ในรูปแบบน้ำยาจะให้การขัดผิวที่แม่นยำสูงสุดสำหรับชิ้นส่วนทางแสง เซมิคอนดักเตอร์ และฮาร์ดดิสก์ไดรฟ์ โดยลดรอยขีดข่วนและปรับปรุงคุณภาพพื้นผิว

ในด้านชีวการแพทย์ นาโนไดมอนด์ทำหน้าที่เป็นพาหะในการส่งยา ทำให้สามารถปล่อยยารักษาได้อย่างควบคุมและลดความเป็นพิษ คุณสมบัติที่เข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถในการจับกับโปรตีนหรือกรดนิวคลีอิกทำให้เหมาะสำหรับการรักษามะเร็งแบบกำหนดเป้าหมายและการถ่ายภาพทางชีวภาพ นาโนไดมอนด์เรืองแสง โดยเฉพาะที่มีศูนย์ไนโตรเจน-วาแคนซี ถูกใช้ในการถ่ายภาพเซลล์และการตรวจจับแบบควอนตัมเนื่องจากคุณสมบัติทางแสงที่เสถียร

นาโนไดมอนด์ยังถูกผสมเข้าไปในวัสดุคอมโพสิตเพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางกล การทนต่อการสึกหรอ และการจัดการความร้อนในโพลิเมอร์ การเคลือบ และสารหล่อลื่น พวกมันช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของน้ำมันเครื่องและจารบีโดยลดแรงเสียดทานและปกป้องพื้นผิวโลหะ นอกจากนี้ งานวิจัยกำลังสำรวจการใช้ในอิเล็กทรอนิกส์ คอมพิวติ้งควอนตัม และเซ็นเซอร์ในสภาพแวดล้อมสุดขีด

นอกจากนี้ นาโนไดมอนด์ยังถูกนำไปใช้ในผลิตภัณฑ์ดูแลผิว เช่น ครีมหรือมาสก์ เนื่องจากช่วยขัดผิวอย่างอ่อนโยนและกระตุ้นการหมุนเวียนของเซลล์ผิวใหม่