Ugljične nanocijevi su relativno novi alotrop ugljika. Sastoje se od atoma ugljika povezanih u obliku cijevi, ponekad kao jednoslojne ugljikove nanocijevi, a ponekad kao ugljikove nanocijevi s više stijenki. Iako su vjerojatno sintetizirani u malim količinama i promatrani od izuma transmisionog elektronskog mikroskopa 1938., njihova današnja popularnost proizlazi iz članka koji je objavio japanski fizičar Sumio Iijima 1991. Velik dio suvremene literature o toj temi pogrešno je pripisuje Iijimu njihovo otkriće.
Nanocijevi se smatraju dijelom obitelji fulerena, čiji su drugi članovi i buckyballs. Dok su atomi ugljika u obliku cilindra, buckyballs su raspoređeni u loptu.
Ugljične nanocijevi imaju mnoga izvanredna svojstva koja znanstvenici tek počinju iskorištavati. Prije svega, izuzetno su jaki, vjerojatno jedan od najjačih materijala koji je čak i teoretski moguć. Iako su cijevi široke samo oko nanometar, mogu biti vrlo dugačke u usporedbi sa svojom širinom, što je korisno svojstvo za čvrstoću.
Iako su najduže nanocijevi koje su danas sintetizirane dugačke samo nekoliko centimetara, istraživanja su u tijeku kako bi se produljile, a kada “uže za ugljične nanocijevi” stigne na tržište, bit će to najjače dostupno vlakno. Vlakno je toliko snažno da je jedino vlakno koje bi se moglo upredati u svemirsko dizalo (nebeski most koji povezuje protuuteg u geosinkronoj orbiti s položajem na tlu) bez pucanja. Nedavno su predloženi kao građevinski materijal za oklop koji je toliko jak da se meci odbijaju od njega.
Jednoslojne ugljične nanocijevi izvrsni su vodiči, a mnoge računalne tvrtke razvijaju načine za njihovu upotrebu u računalima. Njihova uporaba omogućit će računalnoj industriji da stvori računala moćnija od onih koja se mogu proizvesti konvencionalnom metodom fotolitografije.
Ugljične nanocijevi su sposobne za balistički transport elektrona, što znači da su izvrsni vodiči u smjeru cijevi. To ih je dovelo do toga da budu predloženi kao idealan građevinski materijal za sljedeću generaciju televizora, iako poboljšanja LCD-a, uključujući OLCD, to čine malo vjerojatnim u bliskoj budućnosti.