具备该结构的材料在宏观上依然表现出纳米材料的物理和化学性质，并且由于微观结构组装排列的层次性，可同时展现出单个结构单元所不具备的独有结构特性。

纳米多级结构材料包括自然界存在的纳米多级结构物体，如荷叶表面、壁虎脚掌等，也包括人工合成的纳米多级结构材料，如生物模拟矿化材料、纳米器件、介孔材料、分子筛和多孔三维结构等。这些纳米多级结构材料由于其独特的多个层次复合结构，具有广泛的应用前景。纳米多级结构在催化剂、控制药物释放、分离和能量转化方面，非线性光学材料、光化学电池、电极、化学传感器、气敏材料、软磁合金、仿生材料等方面都得到广泛的研究，在信息、能源、环境和生物等领域的应用已取得初步成果。