Nanobiosensoren er en nanopartikel (30-50 nm i diameter) som består af henholdsvis polymer og en sensor-komponent.
Sensorkomponenten er indkapslet i nanopartiklen når denne syntetiserer. Når sensorens mål spredes ind i partiklen, som er porøs, binder den sig til sensorkomponenten.
Forbindelsen registreres som en forandring og videresende et signal fra sensorkomponenten. Signalet er oftest fluorescerende, men andre former for signaler kan indbygges i sensoren.