Der Begriff "nano" kommt aus dem Griechischen und bedeutet Zwerg. Ein Nanometer (nm) ist ein Milliardstel eines Meters. Ein DNS-Strang ist 2,5 Nanometer, ein Proteinmolekül 5 Nanometer, ein rotes Blutkörperchen 7.000 Nanometer und ein menschliches Haar 80.000 Nanometer breit. Zum Vergleich: Ein Nanopartikel verhält sich in der Größe zu einem Fußball wie der Fußball zur Erde.

Durch die stark verkleinerte Partikelgröße kommt es bei Stoffen in Nanoform zu grundlegenden Änderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften. Im Vergleich zu größeren Partikeln gleicher chemischer Zusammensetzung weisen Nanoteilchen eine höhere chemische Reaktivität, eine größere biologische Aktivität und ein stärkeres katalytisches Verhalten auf. Ursache dafür ist die bei gleichbleibendem Gesamtvolumen stark vergrößerte Oberfläche von Nano-Stoffen.

Diese Definition ist jedoch nicht unumstritten. Viele Regierungsbehörden, Forschungsinstitutionen und Wissenschaftler beziehen sich auf abweichende Maße: So versteht die britische Regierung unter Nanomaterialien die Stoffe, die "in einer oder zwei Dimensionen bis zu 200 Nanometer" groß sind. Die US-amerikanische Lebensmittelbehörde (FDA) definierte Nanomaterialien als "Partikel mit Dimensionen unterhalb der Mikroskala, das heißt unter 1.000 Nanometer, die einzigartige Eigenschaften aufweisen".

Auch der BUND spricht sich gegen eine Begrenzung auf 100 Nanometer aus, da Partikel bis zu einer Größe von einigen Hundert Nanometern nanospezifische Eigenschaften aufweisen können. Partikel bis zu einer Größe von mindestens 300 Nanometern sollten deshalb als Nanopartikel behandelt werden. Gleiches gilt für Zusammenballungen von Nanopartikeln (Agglomerate und Aggregate), die eine Größe von 100 Nanometern überschreiten, da auch sie an ihrer Oberfläche häufig reaktive Einzelpartikel aufweisen.