Für die Datenerfassung eines Naniten werden sowohl passive wie auch aktive Sensorsysteme eingebaut. Chemodetektoren sind in der Lage, bestimmte Moleküle zu identifizieren, auf die ein Nanoroboter stoßen kann. Außerdem kann das hochfrequente elektromagnetische Spektrum und damit auch einfallendes Licht in ihrem Umfeld analysiert werden. Hierzu werden in der Regel stereoskopische Systeme eingesetzt, um räumliche Darstellungen zu erhalten. Entsprechende Geräte sind in der Regel sehr empfindlich und können durch zu starke Strahlung leicht beschädigt werden, wodurch die entsprechenden Naniten unbrauchbar werden.

Als aktive Sensorsysteme erhalten Nanoroboter in der Regel irgendeine Möglichkeit, ihre Umgebung elektromagnetisch "auszuleuchten", beispielsweise mit Licht oder Infrarotstrahlung. Hiermit sind sie in der Lage, ihre direkte Umgebung auch bei fehlenden elektromagnetischen Einflüssen zu untersuchen, um so z.B. Zielobjekte oder andere Naniten zu entdecken. Die maximale Reichweite der Ausleuchtung beträgt wenige Millimeter. Die hierdurch möglichen Daten sind allerdings nicht sehr detailliert, wie auch bei passiven Sensoren. Erst wenn man die Daten von vielen hundert oder tausend Nanorobotern auswertet, kann man beispielsweise größere Bilder oder detaillierte Darstellungen erhalten.