אפשר לעבד חומרים בגישת מלמטה למעלה באמצעות תהליכים הדומים לתהליכים כימיים, כאשר לכל סוג ננומבנה (הרכב, גודל, צורה) יש צורך למצוא תנאים אידיאליים לתהליך (ריכוז חומרים, טמפרטורה, זמן התהליך וכו’). בנוכחות תנאים אלה, המבנים נוצרים מעצמם. גישה זאת מאפשרת לבנות מבנים מורכבים ומדוייקים, וזוהי הגישה השלטת היום ביצירת ננוחלקיקים וננוסיבים. המגבלות העיקריות:
דיוק – במקרה זה לא דיוק מרחבי (במיקום), אלא בתנאים. סטייה מהתנאים האופטימליים תגרום לכך שלא יווצרו החלקיקים הרצויים.
קושי בפיתוח – לכל מבנה קיים תהליך שונה שיוצר אותו, ומאמץ רב מושקע במציאת התהליך האופטימלי והתנאים הדרושים לו.