Bir nano robot sistemi tasarlamak için kuantum moleküler dinamiğinden, kinematik analize kadar çeşitli bilim dallarıyla iç içe olmak gerekir. Nano robot sisteminin tasarlanması için takip edilmesi gereken kurallar, nano robot sisteminde kullanılacak materyale göre değişiklik gösterir. Örneğin karbon, büyük olasılıkla elmas şeklinde bileşenlere sahip tıbbi bir nano robotun temel yapısında kullanılan element olacaktır. Hidrojen, sülfür, oksijen, nitrojen, silikon gibi diğer hafif elementler ise daha çok nano ölçekli dişli ve diğer bileşenlerin üretimi için kullanılacaktır. Bazı bilim adamlarına göre nano robot tasarım çalışmaları sanal gerçeklik teknolojileri kullanılarak ele alınmalıdır. Bilgisayar grafikleri sayesinde nano parçacıklar üzerinde rahatlıkla düzenlemeler yapılabilir. Başarılı bir nano robot geliştirmenin yolu, nano parçacıkların düzgün bir şekilde analiz edilerek tasarlanıp oluşturulmasından geçer. Bu parçacıklardan bazıları, moleküler rulmanlar, moleküler dişliler ve nano bilgisayarlardır.Moleküler rulmanların üretimi basit yapılarından dolayı çok kolaydır.Moleküler dişlilerin merkezinde çok hızlı dönen bir mil, dışında ise yavaşça hareket eden bir mil vardır. Halka dişli ise planet dişlinin düzgün pozisyonda tutulmasını sağlar. Nano robotlarda nano bilgisayar önemli bir yere sahiptir. Bu bilgisayar doktorların yaptıkları işi görüntüleyebilmesi ve kontrol edebilmesi için oldukça faydalı olacaktır.
