การสร้างโครงสร้างโดยวิธีการลิโทกราฟีนั้น  เปรียบเหมือนกับการแกะสลักหรือการวาดแบบบพื้นผิวของแข็ง (ก็คือเป็นการจัดการกับของแข็งชิ้นใหญ่นำมาแกะสลักให้เป็นของชิ้นเล็กลง)   ซึ่งเทคโนโลยีลิโทกราฟฟีเป็นวิธีการหลักที่ถูกนำมาใช้ในวงการอุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์  ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา  แต่สำหรับการศึกษาทางด้านวิทยาศาสตร์ระดับนาโนนั้น  จำเป็นที่จะต้องพัฒนาวิธีการของเทคโนโลยีลิโทกราฟีนี้ให้สามารถก่อสร้างโครงสร้างในระดับนาโนเมตรได้  เพราะลิโทกราฟีในระดับนาโนไม่สามารถใช้แสงที่มองเห็นได้ในการจัดการ (แสงที่มีความยาวคลื่นอยู่ในช่วง 400 - 700 นาโนเมตร ซึ่งใหญ่เกินกว่าโครงสร้างระดับนาโน) ดังนั้นจึงได้มีการพัฒนาหลากหลายวิธีการ  เพื่อให้วิธีการลิโทกราฟีสามารถที่จะใช้ผลิตโครงสร้างนาโนได้   

          นาโนลิโทกราฟี (nanolithography) เป็นวิธีการลิโทกราฟีในระดับนาโนเมตร โดยมากแล้ววิธีการนี้จะใช้ในกระบวนการของการผลิตสารกึ่งตัวนำหรือเซมิคอนดัคเตอร์ (semiconductor) เพื่อประกอบสำหรับสร้างเป็นแผงวงจรรวมหรือไอซี (IC) ของชิพคอมพิวเตอร์ รวมทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ และมีแนวโน้มในการที่จะนำมาใช้สำหรับระบบเครื่องกลไฟฟ้าระดับนาโน  (nanoelectromechanical systems : NEMS) ซึ่งในปัจจุบันวิธีการนาโนลิโทกราฟีที่ถูกนำมาใช้งานเพื่อสร้างโครงสร้างระดับนาโนมีดังนี้

          วิธีการสร้างโครงสร้างนาโนโดยใช้วิธีการ dip-pen nanolithography (DPN) นี้  เป็นการสร้างโครงสร้างระดับนาโนที่เราต้องการลงบนพื้นผิวต่าง ๆ โดยการเขียนลงบนพื้นผิวโดยตรง (เหมือนกับการเขียนด้วยปากกาหมึกซึม) วิธีการนี้จำเป็นที่จะต้องใช้ปากกาที่มีขนาดระดับนาโน ดังนั้นจึงต้องใช้ปลายแหลมของเครื่อง AFM เป็นเสมือนปากกาเขียนและเป็นที่เก็บน้ำหมึก (ซึ่งก็คืออะตอมหรือโมเลกุล) เมื่อใช้ปลายแหลมลากผ่านพื้นผิวของวัตถุ  ก็จะเกิดร่องรอยของแนวเส้นหรือแถวของอะตอมที่ใช้เป็นน้ำหมึกบนพื้นผิวของวัตถุ ทำให้เกิดเป็นโครงสร้างระดับนาโนได้ (หรืออาจจะเรียกได้ว่าเป็นเครื่องมือแบบ scanning probe lithography)   การสร้างโครงสร้างนาโนด้วยวิธีการนี้แสดงได้ดังภาพ

หลักการสร้างโครงสร้างตามวิธีการ dip-pen nanolithography (DPN)

            ของเหลวที่เป็นตัวทำละลาย (อาจจะเป็นน้ำหรือตัวทำละลายที่เหมาะสม  โดยที่ไม่ทำให้พื้นผิวตั้งต้นนั้นเกิดการละลาย)  ที่ปกคลุมอยู่ระหว่างปลายแหลมของเครื่อง AFM และพื้นผิวตั้งต้น  เป็นตัวควบคุมการดำเนินการส่งผ่านอะตอมของหมึกจากปลายแหลมของ AFM ไปสู่พื้นผิวที่ต้องการ  จากนั้นอะตอมของหมึกก็จะทำปฏิกิริยากับพื้นผิวตั้งต้น  จนเกิดเป็นโครงสร้างนาโนที่มีความเสถียรขึ้นมาได้  ซึ่งหมึกสามารถใช้ได้ทั้งที่เป็นสารประกอบทางชีวภาพ อย่างเช่น  เดนไดรเมอร์  พอลิเมอร์  หรือสารประกอบทางเคมีพวกที่เป็นกำมะถัน (thiol) เช่น  alkanethiols  หรือโมเลกุลทางชีวภาพ  อย่างเช่น  ดีเอ็นเอ  แอนติบอดี้  หรือโปรตีน           

          nanosphere lithography (NSL) เป็นอีกวิธีการหนึ่งในกลุ่มของนาโนลิโทกราฟี  โดยมีแนวทางหลักในการสร้างนั้น  เป็นการสร้างช่องหรือรูไว้ก่อนที่จะก่อสร้างโครงสร้าง  โดยการวางแบบ (pattern) ที่ต้องการจะสร้างบนพื้นผิวก่อน  จากนั้นใช้เนื้อวัสดุที่ต้องการสร้างจริงทำการเคลือบปกคลุมแบบที่วางเอาไว้ให้ทั่ว  หลังจากนั้นก็เอาแบบที่วางไว้ตอนแรกออก  ก็จะได้เป็นโครงสร้างในระดับนาโนที่เกิดขึ้นบริเวณที่เป็นช่องหรือรูจากแบบที่วางขึ้นมาได้ ตัวอย่างเช่น  ถ้าหากนำลูกหินกลมมาเรียงบนแผ่นกระดานจนเต็มพื้นผิวตั้งต้น โดยอัดให้แน่นที่สุดเท่าที่จะทำได้  หลังจากนั้นใช้สีฉีดพ่นไปบนลูกหินกลมจนทั่วทั้งหมด จะพบว่าเมื่อนำลูกหินกลมเหล่านั้นออกจากแผ่นกระดานของพื้นผิวตั้งต้น สีสเปรย์ที่ฉีดพ่นลงไปจะปรากฎอยู่บนพื้นผิวตั้งต้นเป็นหย่อมๆ โดยทุกจุดจะมีรูปทรงคล้ายสามเหลี่ยม แต่มีด้านที่เว้นเข้าข้างในดังภาพ (เกิดจากสีที่ถูกพ่นผ่านช่องว่างเล็กระดับนาโนที่อยู่ระหว่างลูกหินกลมที่วางตัวอยู่ติดกัน)  ทำให้ได้โครงสร้างระดับนาโนของสีที่ถูกฉีดพ่นลงไป

หลักการสร้างโครงสร้างนาโนโดยวิธีการ Nanosphere lifoff lithography

          วิธีการสร้างโครงสร้างนาโนนี้เป็นผลงานของคณะวิจัย Rick Van Duyne ที่ใช้วิธีการ Nanosphere lifoff litrography นี้ ซึ่งสามารถใช้กับพื้นผิวได้หลายชนิดเช่นเดียวกันกับโมเลกุลที่พ่นลงไป นอกจากนี้ยังสามารถพ่นโมเลกุลทับได้หลายชั้น วิธีการนี้แตกต่างจากการใช้เครื่องมือกลุ่ม SPM หรือ วิธีการ DPN ก็คือทรงกลมนาโนที่เป็นเป็นลูกหินกลมอาจใช้เป็นจำนวนมากนับพันๆ หน่วย ดังนั้นจึงสามารถสร้างจุดนาโนได้เป็นจำนวนมากในครั้งเดียวกัน

          electron beam lithography (EBL) เป็นอีกวิธีการหนึ่งของนาโนลิโทกราฟี  ซึ่งเป็นวิธีการสร้างโครงสร้างระดับนาโนโดยการใช้ลำอนุภาคอิเล็กตรอนจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน  เพื่อสร้างแบบแผนเฉพาะของโครงสร้างอย่างละเอียดบนพื้นผิววัตถุตั้งต้น ซึ่งวิธีการนี้ถูกนำมาใช้มากในอุตสาหกรรมการสร้างแผงวงจรไฟฟ้าในปัจจุบัน

          คือ ใช้คอมพิวเตอร์ในการควบคุมการปล่อยลำกระสุนอิเล็กตรอน (โดยต้องให้แคบลงในระดับนาโนเมตร) ลงสู่พื้นผิวของวัตถุ  ซึ่งเป็นพื้นผิวที่ถูกเคลือบด้วยฟิล์มบางตามแบบแผนที่ได้ออกแบบไว้ (อาจจะเป็นพื้นผิวของพอลิเมอร์) ทำให้เกิดร่องรอยการเปลี่ยนแปลงบนพื้นผิวที่ได้เคลือบไว้  จากนั้นก็ทำการระเหยอนุภาคที่ต้องการเพื่อเคลือบและใช้เป็นโครงสร้างนาโน  จากนั้นก็จะนำทั้งส่วนที่ระเหยไปเคลือบและส่วนที่เคลือบด้วยฟิล์มบางออก  สุดท้ายก็จะได้โครงสร้างนาโนตามแบบที่ได้กำหนดไว้โดยลำอนุภาคอิเล็กตรอน  ซึ่งการสร้างโครงสร้างนาโนที่เกิดขึ้นนี้จะมีความแม่นยำสูง และวิธีการนี้สามารถนำไปใช้ได้กับหลากหลายพื้นผิววัสดุอีกด้วย