La nature chimique des nanomatériaux ainsi que la présence d’autres composés adsorbés sur leur surface (HAP, métaux de transition,…) sont susceptibles d’influer leur toxicité. Lorsque les nanoparticules ont subi un traitement de surface, la toxicité pourra dépendre de la nature du revêtement.
De nombreuses nanoparticules ont la capacité de favoriser la formation d'espèces réactives de l'oxygène qui ont un rôle essentiel dans le processus d'inflammation. Si les mécanismes anti-oxydants de l’organisme n’ont pas la capacité suffisante pour les inactiver, ces espèces peuvent altérer les tissus biologiques environnants.