Mit Sicherheit der bedeutendste Anwendungsbereich von Naniten liegt in der modernen Medizin. Hierbei sind vor allem drei Hauptaufgaben von Nanorobotern zu erkennen: Erstens die Stärkung der körpereigenen Immunsystems, zweitens die beschleunigte Regeneration des Körpers und drittens die lokal angewendete Mikro- und Nanochirurgie.

Nanoroboter, die zur Stärkung des körpereigenen Immunsystems dienen, existieren in vielen verschiedenen Typen, die alle jeweils auf eine einzelne Aufgabe wie das Finden und Eliminieren eines bestimmten Virentyps spezialisiert sind. Neben der Bekämpfung von Viren und Bakterien übernehmen die Nanoroboter auch Aufgaben, die das körpereigene Immunsystem nicht selbst erfüllen kann, wie die Bekämpfung von schädlichen Naniten oder aber auch von degenerierten Prionen. Hiermit gelingt es beispielsweise den Medizinern, Krankheiten wie Creutzfeld-Jakob oder Alzheimer zu behandeln oder rechtzeitig vorzubeugen. Nahezu alle besseren Präparate, die zur Stärkung des Immunsystems angewendet werden, bauen auf Naniten auf, und entsprechende Therapien sind sehr erfolgreich, aber leider auch sehr teuer.

In einem zweiten Anwendungsgebiet der Medizin werden Nanoroboter dazu eingesetzt, um Verletzungen und Schäden am Körper zu behandeln und zu reparieren. Hierbei stechen vor allem die so genannten Neuronennäher heraus, ein spezieller Typ von Nanorobotern, die für die Verheilung durchtrennter Nervenbahnen spezialisiert sind. Hierdurch können selbst Querschnittslähmungen wieder geheilt werden, sofern die entsprechenden Verletzungen noch nicht zu alt sind. Falls sich die abgetrennten Nervenbahnen bereits zurückgebildet haben, ist aber durch eine Rekonstruktion der Nerven immer noch eine Heilung möglich, wenn auch ungleich komplizierter und teurer.

Neben diesen Möglichkeiten muten die anderen Nanorobotertypen, die zur beschleunigten Regeneration genutzt werden, geradezu simpel an. So sind spezielle Naniten in der Lage, Zellgewebe zu produzieren und somit den Heilungsprozess von schweren Verletzungen wie Stich- und Schnittwunden oder Verbrennungen zu beschleunigen. In der Regel werden sie dabei mit anderen Verfahren kombiniert, um die Heilungsgeschwindigkeit bei einem Patienten auf das Hundertfache zu beschleunigen. So sind selbst großflächige Verbrennungen innerhalb weniger Tage verheilt, oder abgetrennte und wieder angenähte Gliedmaßen bereits nach ein paar Stunden wieder voll einsatzfähig. Rehabilitation und physiotherapeutische Maßnahmen können in einem Bruchteil der normal notwendigen Zeit durchgeführt werden, sofern man sich eine Behandlung mit Naniten leisten kann.

Der dritte Anwendungsbereich von Nanorobotern im Gebiet der Medizin besteht in der lokal angewendeten Mikro- und Nanochirurgie. Dies bedeutet nichts anderes, als dass Nanoroboter im menschlichen Körper "vor Ort" chirurgische Aufgaben erfüllen, die ihnen einprogrammiert wurden. Hierzu gehören insbesondere das Finden und Zerstören von Krebs- oder Tumorzellen, was beispielsweise eine besonders schonende und gefahrlose Gehirnchirurgie oder Zellauffrischungen (und damit eine Verjüngungskur) ermöglicht. Auch werden teilweise kosmetische Operationen mit Naniten durchgeführt, wo andere Werkzeuge nicht fein oder präzise genug sind. All diese Anwendungen werden auch als Mikrochirurgie bezeichnet. Als Nanochirurgie werden hingegen Gentherapien bezeichnet, bei denen Naniten in Kombination mit Euviren das genetische Material einer Person aufbessern oder verändern. In der Regel werden solche Maßnahmen bereits vorher am Embryo einer Person durchgeführt, wo verhältnismäßig wenige Zellen verändert werden müssen. Eine nachträgliche Veränderung des eigenen Erbguts zählt zu den teuersten Therapien, die es überhaupt gibt.

Da Nanoroboter nur eine begrenzte Funktionsdauer besitzen, bevor sie ausfallen, muss gewährleistet werden, dass sie nach Beendigung ihrer Aufgabe aus dem Körper ausgeschieden werden können. Hierfür sind die meisten in einem Organismus eingesetzten Nanoroboter in der Lage sich in so kleine Teile zu zerlegen, dass sie über die normalen Ausscheidungssysteme wie Leber und Nieren den Körper verlassen können. Medizinische Nanoroboter zerstören sich also in der Regel selbst, damit sie später die Blutgefäße nicht verstopfen und es sonst zu lebensgefährlichen Embolien kommen kann. Aus diesem Grund dürfen auch Nanoroboter je nach Einsatzgebiet im menschlichen Körper nur eine gewisse Maximalgröße aufweisen. Für im Blut schwimmende Nanoroboter, dem geläufigsten medizinischen Nanitentyp, gilt beispielsweise eine maximale Größe von 5 Mikrometern.

Es gibt verschiedene Methoden, Naniten in einen Organismus einzuführen. Neben einer Injektion mit herkömmlichen Spritzen besteht auch die Möglichkeit der Inhalation nanitendurchsetzter Dämpfe. Hierbei gelangen die Nanoroboter über die Lunge in den Körper. Eine dritte Methode besteht darin, die Naniten über Schleimhäute oder direkt über offene Wunden dem Körper zuzuführen.