รัฐบาลได้เล็งเห็นความสำคัญของการพัฒนานาโนเทคโนโลยีเพื่อเสริมสร้างศักยภาพของประเทศไทยให้สามารถแข่งขันในเวทีโลกได้ จึงมอบหมายให้กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีร่วมมือกับกระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร พิจารณาความเหมาะสมและเป็นไปได้ในการพัฒนานาโนเทคโนโลยีของประเทศ ซึ่งนำไปสู่การอนุมัติโดยมติ ครม. ให้จัดตั้ง ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (ศน.) โดยเป็นหน่วยงานภายใต้การกำกับของสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติมีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดแนวทาง มาตรการ และแผนการดำเนินการด้านนาโนเทคโนโลยี รวมทั้งการจัดทำแผนยุทธศาสตร์ด้านนาโนเทคโนโลยีของประเทศ และแผนพัฒนาศักยภาพของบุคลากร/นักวิชาการด้านนาโนเทคโนโลยี เพื่อให้การพัฒนานาโนเทคโนโลยีเป็นไปในทิศทางเดียวกัน สวทช. และ ศน. จึงได้รับมอบหมายจากที่ประชุมคณะรัฐมนตรีให้จัดทำแผนแม่บทแห่งชาติด้านนาโนเทคโนโลยี โดยกำหนดแนวทางการพัฒนานาโนเทคโนโลยีออกเป็น 4 สาขา คือ

1. สาขาวัสดุนาโน (Nanomaterial)
2. สาขาเทคโนโลยีนาโนชีวภาพ (Nanobiotechnology)
3. สาขานาโนอิเล็กทรอนิกส์ (Nanoelectronics)
4. สาขาการศึกษาและการพัฒนาทรัพยากรบุคคล (Nanoeducation)


           การจัดตั้ง “วิทยาลัยนาโนเทคโนโลยีพระจอมเกล้าลาดกระบัง” จึงถือเป็นส่วนสำคัญขอ การพัฒนาทรัพยากรบุคคล และการวิจัยด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี สาขานาโนเทคโนโลยี ซึ่งสอดคล้องกับแผนนโยบายของศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ ที่ผลักดันการศึกษาและการพัฒนาทรัพยากรบุคคลดังกล่าวมาแล้ว ดังนั้นทางสถาบันโดยคณะผู้บริหารสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหาร ลาดกระบังจึงเล็งเห็นความจำเป็นที่ต้องมีหน่วยงานที่รับผิดชอบในการศึกษาค้น คว้าด้านนาโนเทคโนโลยีโดยเฉพาะขึ้น จึงให้มีการจัดตั้งวิทยาลัยนาโนเทคโนโลยีพระจอมเกล้าลาดกระบัง ตามมติสภาสภาบันฯ เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม 2551 ทำ หน้าที่เป็นศูนย์กลางในการดำเนินงานและพัฒนางานวิจัยทางด้านนาโนเทคโนโลยี และสาขาที่เกี่ยวข้อง โดยมีความร่วมมือในการพัฒนางานวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยี ทั้งหน่วยงานภาครัฐและเอกชน นอกจากนี้วิทยาลัยนาโนฯ ยังมีภารกิจเพื่อผลิตบุคลากรในระดับบัณฑิตศึกษาทั้งระดับปริญญาโท และปริญญาเอก สำหรับตอบสนองความต้องการบุคลากรในงานวิจัยทางด้านนาโนเทคโนโลยีตามแผน กลยุทธ์เพื่อพัฒนาด้านนาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ

           ปี 2551 ทางวิทยาลัยนาโนฯ ได้พัฒนาหลักสูตร วิทยาศาสตรมหาบัณฑิตและปรัชญาดุษฎีบัณฑิต สาขาวิชานาโนวิทยาและนาโนเทคโนโลยี ขึ้นเป็นหลักสูตรแรกของวิทยาลัยและถือเป็นหลักสูตรระดับบัณฑิตศึกษาหลักสูตรแรกในประเทศไทย
          ปี 2553 ทางวิทยาลัยนาโนฯ ได้พัฒนาหลักสูตร วิศวกรรมศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาวิศวกรรมวัสดุนาโน ซึ่งถือเป็นหลักสูตรด้านวัสดุนาโนระดับปริญญาตรีหลักสูตรแรกของประเทศไทย