截止2009年8月，分子機器人的種類是有限的。從分子機器人能夠在生物體內自動生成來設想，其最初的應用似乎應是以醫療等領域為中心。比如針對病毒的分子機器人，也許可以通過研發分子鉗予以實現。加工分子鉗前端的部件，使它只能與特定的病毒相結合。而且，可以利用分子鉗那樣的分子機器人，向癌腫部位集中送達藥劑等。 隨著生物技術水準的迅速進步，這樣的生物技術藥物可能會很快地代替現有藥物，為人類創造更好的福祉，可是這些構建出來的融合蛋白還遠遠未能表達出人們所企求的結構和功能水準——人工多結構域“蛋白質機器”所應該具有的理想境界，充其量它們只能算作是蛋白質分子機器的壹個雛形。現今正有科學家試圖把如此重要的機械在分子尺寸上組裝起來，制造壹種極其微小的裝置，科學家意圖使用這種裝置來操控別的分子，運用於醫學可以用來清除肌體深處的病毒、癌細胞等，它們具有不可限量的應用前景。
現今不少國家紛紛制定相關戰略或者計劃，投入巨資搶占分子機器人這種新科技的戰略高地。《機器人時代》月刊日前指出：分子機器人潛在用途十分廣泛，其中特別重要的就是應用於醫療和軍事領域。
每壹種新科技的出現，似乎都包涵著無限可能。用不了多久，個頭只有分子大小的神奇分子機器人將源源不斷地進入人類的日常生活。中國著名學者周海中教授在1990年發表的《論機器人》壹文中就預言：到21世紀中葉，分子機器人將徹底改變人類的勞動和生活方式。