2차원 그래핀 판을 나선형으로 만든 구조로서 지름이 수 나노미터(1nm = 10억 분의 1m, 머리카락의 10만 분의 1의 굵기)의 탄소로 이루어진 소재.

열전도율이 다이아몬드(구리의 5배)만큼 우수하고, 전기전도는 구리에 비해 월등히 높으며, 강도는 같은 굵기의 강철보다 100배나 뛰어난 우수한 특성을 나타낸다. 말려진 형태에 따라서 단일벽(single-walled) 탄소 나노 튜브, 다중벽(multi-walled) 탄소 나노 튜브, 다발형(rope) 탄소 나노 튜브로 구분되기도 한다. 1960년대 물리학자인 베이컨(R. Bacon)이 최초로 관찰하였고, 1992년에 일본 NEC의 이지마 스미오(飯島澄男) 박사가 최초로 합성하였다.

※ 2014년에 한국과학기술연구원(KIST)은 탄소 나노 튜브의 구조가 기존에 알려진 원통 구조가 아니라 그래핀 리본이 나선형으로 휘감아진 구조임을 밝혔다. (출처: 한국과학기술연구원)