Isu pencemaran alam sekitar telah menjadi isu hangat dunia hari ini.Pencemaran alam sekitar, terutamanya disebabkan oleh bahan kimia toksik, termasuk pencemaran udara, air dan tanah.Pencemaran ini bukan sahaja mengakibatkan kemusnahan biodiversiti, tetapi juga kemerosotan kesihatan manusia.Tahap pencemaran yang semakin meningkat dari hari ke hari memerlukan perkembangan yang lebih baik atau penemuan teknologi dengan segera.Nanoteknologi menawarkan banyak kelebihan untuk menambah baik teknologi alam sekitar sedia ada dan mencipta teknologi baharu yang lebih baik daripada teknologi semasa.Dalam pengertian ini, nanoteknologi mempunyai tiga keupayaan utama yang boleh diaplikasikan dalam bidang alam sekitar, termasuk pembersihan (pemulihan) dan penulenan, pengesanan bahan cemar (penginderaan dan pengesanan), dan pencegahan pencemaran.

Dalam dunia hari ini di mana industri telah dimodenkan dan maju, persekitaran kita dipenuhi dengan pelbagai jenis bahan pencemar yang dikeluarkan daripada aktiviti manusia atau proses perindustrian.Contoh bahan pencemar ini ialah karbon monoksida (CO), klorofluorokarbon (CFC), logam berat (arsenik, kromium, plumbum, kadmium, merkuri dan zink), hidrokarbon, nitrogen oksida, sebatian organik (sebatian organik meruap dan dioksin), sulfur dioksida dan zarah.Aktiviti manusia, seperti pembakaran minyak, arang batu dan gas, mempunyai potensi besar untuk mengubah pelepasan daripada sumber semula jadi.Selain pencemaran udara, terdapat juga pencemaran air yang disebabkan oleh pelbagai faktor, termasuk pembuangan sisa, tumpahan minyak, kebocoran baja, racun herba dan racun perosak, hasil sampingan proses perindustrian dan pembakaran dan pengekstrakan bahan api fosil.

Bahan cemar kebanyakannya ditemui bercampur di udara, air dan tanah.Oleh itu, kita memerlukan teknologi yang mampu memantau, mengesan dan, jika boleh, membersihkan bahan cemar dari udara, air dan tanah.Dalam konteks ini, nanoteknologi menawarkan pelbagai keupayaan dan teknologi untuk meningkatkan kualiti persekitaran sedia ada.

Nanoteknologi menawarkan keupayaan untuk mengawal jirim pada skala nano dan mencipta bahan yang mempunyai sifat khusus dengan fungsi tertentu.Tinjauan daripada media Kesatuan Eropah (EU) terpilih menunjukkan keyakinan yang agak tinggi berkenaan dengan nisbah peluang/risiko yang dikaitkan dengan nanoteknologi, di mana kebanyakannya telah dikaitkan dengan prospek peningkatan dalam kualiti hidup dan kesihatan.