Molekulinė gamyba yra hipotetinis perprogramuojamų nanoskalės „surinktuvų“ naudojimas gaminant atomus po atomo. Molekulinis surinkėjas būtų nanoskalės robotinis manipuliatorius, galintis atominiu tikslumu ant paviršiaus įdėti atskirus atomus, pavyzdžiui, anglį. Kasdienis žmogus šią technologiją patirtų kaip „nanofaktūrą“, savarankišką stalinį molekulinį gamybos įrenginį, kuriame naudojama išgryninta žaliava, pvz., propano dujos.
Kad molekulinis surinkėjas būtų naudingas žmonėms, jis turėtų sugebėti pasidaryti savo kopijas. Priešingu atveju užtruktų per ilgai, kol vienas surinkėjas sukurs ką nors reikšmingo dydžio ar vertės. Jei būtų pavykę bendradarbiauti daug surinkėjų, jie galėtų sukurti didelio masto gaminius atominiu tikslumu, naudodami visiškai automatizuotą ir didelio našumo procesą. Tai pakankamai reikšminga, kad, įveikus technines kliūtis, technologija pradėtų kitą pramonės revoliuciją, tikriausiai labiau transformuojančią nei pirmosios dvi kartu paėmus.
Molekuliniai surinkėjai ir molekulinė gamyba nėra jokia naujiena. Mūsų kūne jų yra trilijonai: organelės, vadinamos ribosomomis. Veikdamos dideliais kiekiais, ribosomos sintetina visus baltymus kiekviename gamtos organizme – nuo ekstremofilinių mikrobų iki mėlynojo banginio. Jų pagrindinė konstrukcija yra vienoda, nes kiekviena gyva būtybė išsivystė iš bendro protėvio, kuris jau turėjo pagrindinę baltymų sintezės mašiną. Žinoma, ribosomos taip pat dauginasi savaime.
Jei būtų sukurtas neorganinis molekulinis surinkėjas, galintis pasidaryti savęs kopijas, jis galėtų sukurti naują „gyvybės“ formą, nors ir tiesiogiai programavimo valdomo tipo. Ši idėja buvo pavadinta molekuline gamyba, o kai kurios jos techninės detalės iš tikrųjų buvo parengtos. Teoretikai sukūrė fiziškai gyvybingas nanoskalės pavaras, variklius, baterijas, laidus, judamuosius strypus, rūšiuotojus, velenus ir kt. Kai kurie iš šių nanoskalės prietaisų jau pagaminti, su kitais aktyviai dirbama.
Molekulinė gamyba gali apversti visuomenę aukštyn kojomis, tačiau vargu ar kas nors apie tai girdėjo. Dažnai molekulinės gamybos idėjos yra derinamos arba painiojamos su kitais galimais platesnės nanotechnologijos srities pritaikymais apskritai, todėl sunku sugalvoti pastarosios reguliavimo politiką. Vienas tyrimas atskleidė, kad visuomenės nuomone apie nanotechnologijas būtų galima lengvai manipuliuoti, pakeitus vos kelis sakinius temos pristatyme. Šios žinių spragos kelia nerimą kai kuriems futuristams ir politikos formuotojams, kurie norėtų daugiau diskutuoti apie futuristines molekulinės gamybos galimybes ir jos reguliavimo būdus.