Il existe de nombreuses données épidémiologiques concernant les effets de la pollution environnementale et les nanomatériaux fabriqués “en masse” (noir de carbone, dioxyde de  titane, fumées de silice par exemple). Mais, les données concernant les nanomatériaux restent non conclusives. Pour les nanomatériaux plus élaborés (secteur récent), les connaissances sur la toxicité viendront dans un premier temps de la toxicologie expérimentale.

De nombreuses études épidémiologiques sur la pollution environnementale ont mis en évidence des effets sanitaires (respiratoires et cardiaques notamment) sur des personnes déjà fragilisées. Ces études apportent des arguments en faveur du rôle des particules fines et ultra-fines, mais doivent être interprétées prudemment compte-tenu des facteurs de confusion : pollution chimique associée, etc…

Dans les industries qui fabriquent des nanomatériaux “en masse” depuis plusieurs dizaines d'années et qui emploient des dizaines de milliers de travailleurs, plusieurs études épidémiologiques ont été réalisées. Des effets sanitaires à court terme (maladies respiratoires) ont été observés, mais elles n'ont pas mis clairement en évidence des pathologies de type cancer. En aout 2009, dans un atelier chinois de pulvérisation de plaques de polystyrène, s’est produit la première suspicion d’implication des “nanos” dans un accident d’hygiène professionnelle. Mais, aucune preuve de relation causale n’a été trouvée entre les nanoparticules et les effets pleuro-pulmonaires sévères observés chez les femmes accidentées.