Нановолокна можно изготавливать двумя способами: наполнять традиционные волоконные полимеры, которые отличаются конфигурацией наночастиц разных веществ, и путем создания ультратонких волокон.
Волокна, наполняемые наночастицами, начали изготавливать с 1990 года. Эти волокна малоусадочны, обладают низкой горючестью и высокой прочностью на разрыв и истирание. В зависимости от происхождения вводимых наночастиц, нановолокна могут приобретать и другие свойства, которые требуются человеку.
Роль наполнителя волокон обычно играет углеродная нанотрубка, имеющая одну или несколько стенок. Волокна, которые наполняют такими трубками, начинают приобретать невероятные свойства: их прочность в 6 раз выше стали и вес в 100 раз меньше её.
Углеродные нанотрубки используют в роли армирующих структур, блоков, с помощью которых получают материалы с высокими показателями прочности: сенсоров, экранов дисплеев, воздушных зондов, хранилищ жидкого топлива и прочие. Очень полезные и ценные свойства приобретают химические волокна при наполнении их наночастицами глинозема. Данные наночастицы представляют собой мельчайшие хлопья и обеспечивают наивысшую тепло- и электропроводность, защиту от ультрафиолетового излучения, механическую прочность и огнеупорность. У полиамидных волокон, которые содержат 5 процентов наночастиц глинозема, разрывная нагрузка увеличивается на 40%, а прочность на изгиб – на 60%. Эти волокна используются в изготовлении средств защиты от различных ударов, например касок. Стоит отметить, что полипропиленовые волокна окрашиваются очень трудно, что значительно уменьшает их область применения в изготовлении материалов, которые имеют бытовое назначение. Однако, после введения 15% наночастиц глинозема в полипропиленовые волокна появляется возможность окрашивать их различными красителями и даже с получением разных оттенков.  
Сейчас очень активно развиваются исследования и изготовление синтетических волокон, которые наполнены наночастицами оксидов металлов Al2O3, Tio2, MgO, ZnO. Такие волокна обладают следующими свойствами:
- ультрафиолетовая защита;
- электропроводность;
- антибактериальные свойства;
- фотокаталитическая активность;
- грязеотталкивающие свойства.
Другой вид нановолокон - это волокна ультратонкой толщины. Их диаметр не превышает 100 нм. Это обеспечивает высокое значение удельных поверхностей, и соответственно высокое содержание функциональных групп. Последнее обеспечивает отличную каталитическую активность и сорбционную способность материалов, которые изготовлены из этих волокон.
В США, Франции, Англии, Японии и Израиле активно ведутся работы по разработке синтетических белковых волокон, которые имитируют структуру паутины. Такая структура обладает непревзойденными физико – механическими свойствами. Такие волокна называют «паучьим шелком». Вследствие бурного развития нанотехнологий можно ожидать выпуска изделий, которые изготовлены из «паучьего шелка».