Una nanomáquina es un mecanismo cuya talla se expresa en nanómetros, siendo un nanómetro la milésima parte de un micrómetro o la millonésima parte de un milímetro, y capaz de interactuar con los objetos accesibles a esa escala.
Aunque el término también designa cualquier maquinaria microscópica.
Existen quienes creen que será posible en el futuro construir nanomáquinas capaces de manipular objetos en la escala molecular, de tal modo que sea posible construir moléculas sobre pedido, tal idea se le llama nanotecnología molecular.
A la escala microscópica, se tornan significativos factores como la tensión superficial y las fuerzas electrostáticas.
El primero en sugerir la idea de nanomáquina fue el físico Richard Feynman, en una charla de 1959 titulada "Hay espacio de sobra en el fondo" (There's plenty of room at the bottom), en la cual sugirió un método para poder manipular los átomos y las moléculas de manera "más directa" que la tecnología química o mecánica disponible actualmente.