在电子，光电子和纳电子机械器械中，纳米线有可能起到很重要的作用。它同时还可以作为合成物中的添加物、量子器械中的连线、场发射器和生物分子纳米感应器。
截至2014年，纳米线仍然处于试验阶段。不过，一些早期的实验显示它们可以被用于下一代的计算设备。为了制造有效电子元素，第一个重要的步骤是用化学的方法对纳米线掺杂。这已经被实现在纳米线上来制作P型和N型半导体。下一步是找出制作PN结这种最简单的电子器械的方法。这可用两种方法来实现。第一种是物理方法：把一条P型线放到一条N型线之上。第二种方法是化学的：沿一条线掺不同的杂质。再下一步是建逻辑门。依靠简单的把几个PN节连到一起，研究者创造出了所有基础逻辑电路：与、或、非门都已经可以由纳米线交叉来实现。纳米线交叉可能对数字计算的将来很重要。
纳米线能够将太阳光自然聚集到晶体中一个非常小的区域，聚光能力是普通光照强度的15倍。由于纳米线晶体的直径小于入射太阳光的波长，可以引起纳米线晶体内部以及周围光强的共振。该研究的参与者、刚刚获得尼尔斯·波尔研究所博士学位的彼得·克洛格斯特拉普解释说，通过共振散发出的光子更加集中（太阳能的转换正是在散发光子的过程中实现的），这有助于提高太阳能的转换效率，从而使得基于纳米线的太阳能电池技术得到真正的提升。
典型的太阳能转换效率极限，也就是所谓的肖克利·奎伊瑟效率极限（Shockley-Queisser Limit），一直是太阳能电池效率的瓶颈，纳米线可能使这一转换效率极限提高几个百分点，对太阳能电池的发展、基于纳米线的太阳能的利用以及全球的能源开发等产生重大影响。
研究人员把肉眼不可见的纳米线构建成纳米“树”，研究人员将纳米“树”电极浸没在水中，然后利用模拟的太阳光进行照射，并测量电量的输出。结果表明，这种垂直分支结构不仅能够捕获大量太阳能，同时也能最大限度地提高氢气产量。因为在平面结构，气泡必须很大才能浮出水面，而垂直结构可以很快地提取非常小的氢气泡。研究人员表示，这种垂直分支结构可以为化学反应提供比平面结构高40万倍的表面积。 研究人员还有更为远大的目标，他们的眼睛盯在了人工光合作用。在自然界的光合作用中，植物不仅吸收阳光，还吸收二氧化碳和水，产生碳水化合物供其自身生长。研究人员希望有一天能够模仿这一过程，利用纳米“森林”来吸收大气中的二氧化碳。
2013年1月，英国科学家研制出一种玻璃（二氧化硅）纳米纤维，比头发细千倍却比钢坚硬15倍，堪称世界上最高强度、最轻的“纳米线”。从历史上看，碳纳米管是最强的物质，但其高强度只能在仅几微米长的样品中测量到，实用价值不大。
相比之下，二氧化硅纳米线比高强度钢硬15倍，比传统的强化玻璃钢强10倍。人们可以减少材料使用量，从而减轻物体的重量。生产纳米线的硅和氧在地壳层是最常见的可持续和廉价利用的元素。此外，可以生产吨级二氧化硅纳米纤维，用于光学纤维电力网络。特别具有挑战性的是如何处理如此之小的纤维，它们比人的头发细近千倍。事实上，当它们变得非常非常小时，其行为便出现完全不同的方式，不再像玻璃那样易碎和破裂，而是如塑料般柔软，这意味着它们具有可以被抻拉的韧性。该研究结果可用来改造航空、航海和安全等行业。
科学家在微电池制造方面迈出了重要的一步，他们研发出一种微电池，这种电池里有着垂直排列的镍—锡纳米线，这些纳米线外面均匀地包裹着一种叫做PMMA的多聚体材料，也就是人们俗称的有机玻璃。PMMA的主要作用是绝缘，当电流通过时，它能保护里面的纳米线不受反电极的影响。这种电池比普通的锂电池充电时间更短，其他性能也更为出色。 2100433B
