国家纳米科学中心于2003年12月成立，是中国科学院与教育部共建单位，定位于纳米科学的基础研究和应用基础研究，重点在前瞻性、具有重要应用前景的纳米科学与技术基础研究；目标是要建成具有国际先进水平的研究基地、面向国内外开放的纳米科学研究公共技术平台、中国纳米科技领域国际交流的窗口和人才培养基地。2010年，国家纳米科学中心建设项目顺利通过了由国家发改委委托中科院和教育部组织的验收。
纳米中心根据国家战略需求和纳米科技发展的需要，已先后组建了三个中科院重点实验室，包括纳米生物效应与安全性重点实验室、纳米标准与检测重点实验室和纳米系统与多级次制造重点实验室。

中心根据国家战略需求和纳米科技发展的需要，先后组建了中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室、中国科学院纳米标准与检测重点实验室和中国科学院纳米制造与多级次重点实验室和纳米技术战略发展部。该部下设纳米加工实验室、纳米检测实验室和纳米生物实验室。确定了纳米结构的生物学效应与安全性研究、纳米结构的系统和集成技术、纳米技术标准化和纳米标准物质/样品研制、纳米制造的相关基础研究、纳米制造与应用等为中心的重点研究领域。

中心十分重视科技成果转化工作,2014年与江苏扬中生美集团签订战略合作协议，同时就“石墨烯基智能窗器件研发”开展共同研发。