Ngày nay, người ta đã chứng minh được rằng tính chất từ của các hạt sắt từ bị thay đổi đột ngột bởi hiệu ứng kích thước lượng tử và sự giảm diện tích bề mặt của các hạt từ kích thước nano. Một hạt của vật liệu từ với một đường kính giới hạn, phụ thuộc vào vật liệu hạt, nó chỉ chứa một đơn đômen, nên các hạt này có một trạng thái có độ từ hóa không đổi tại bất kì trạng thái nào, nó không tương tác với các đômen bên cạnh trong một hạt hoặc một chất huyền phù phân tán tốt. Thật vậy, kích thước tới hạn là kích thước đơn đômen của vật liệu. Do vậy, một vật liệu chứa nhiều hạt có kích thước nano trình bày tính chất từ khi có một từ trường ngoài, nhưng độ từ hóa không đổi khi từ trường ngoài mất đi. Đặc điểm đặc biệt này làm cho các hạt nano siêu thuận từ trở thành một sản phẩm nghiên cứu có giá trị trong các ứng dụng sinh học, và nhiều khả năng ứng dụng thì được nghiên cứu và phát triển bởi các nhà nghiên cứu. Các ứng dụng y sinh của các hạt nano siêu thuận từ có thể được phân loại: ứng dụng bên trong (in vivo) và bên ngoài (in vitro) cơ thể.
Trong các nghiên cứu trong in vitro, kỹ thuật phân tách từ miễn dịch của các tế bào, các protein, DNA/RNA, vi khuẩn, virut và các phân tử khác thì được nghiên cứu rộng rãi và đạt được nhiều thành công to lớn. Bên cạnh đó các ứng dụng trong in vivo của các vật liệu có cấu trúc nano siêu thuận từ đã được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm và nhiều ứng dụng bên trong cơ thể thì liên quan trực tiếp đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta, như nghiên cứu lâm sàng của trị liệu ung thư và chẩn đoán sớm các tế bào ung thư. Các ứng dụng tiêu biểu trong lĩnh vực đặc biệt này là dẫn truyền thuốc, sản xuất dung dịch từ để nâng thân nhiệt cục bộ (hyperthermia), chẩn đoán các tác nhân tương phản của ảnh cộng hưởng từ, tách chiết tế bào và chẩn đoán dịch bệnh.