納米管或納米線的成核階段大部分符合氣-液-固（簡稱VLS）生長機制，有些符合氣-固（簡稱VS）生長機制，其中最重要的是VLS機制。VLS機制是由Wagner和Ellis于1964年為了解釋包含雜質的晶須定向生長而提出的。后來發現VIS機制在薄膜和晶體生長中也占有很重要的位置。以硅納米線的形成過程為例：首先在硅襯底上沉積一層金膜，然后將其加熱至950℃，膜中的金原子與襯底表面的硅原子發生反應，形成Au-Si合金小液滴。由SiCl4氣體中裂解出的硅原子從一側面不斷地溶入合金小液滴，并在液滴內部擴散，造成硅在合金小液滴中的過飽和，然后過飽和硅再從合金小液滴的另一側析出，這種溶解-擴散-析出的過程導致了硅線的生長。采用CVD方法制備納米管時，一般是按照VLS機制生長，特別是在有催化劑作用下，氣體反應物在反應室通過裂解反應生成一維納米管的過程就是按照VLS機制生長。VS生長機制是生長纖維和納米線的另外一種重要的生長機制，其特點是生成物氣體在過飲和狀態下凝結為固體時，如果有一個合適的擇優取向，從形核處就會沿一定的方向生長而成為一維形態的纖維或納米線。事實讓，通過VS機制產生纖維或納米線的原因很復雜，因為生成物氣體在過飲和狀態下凝結為固體時更容易生成顆粒。在納米線的合成中，都使用了N2或Ar作為流動載氣，這些氣體本身并不一定參與反應，但流動的載氣明顯對纖維或納米線的生長有利。許多研究者認為，較低的生成物氣體分壓有利于一維線狀材料的生成。N2或Ar作為流動的載氣帶走了部分氣態的生成物，在一定的區域內使生成物有較低的分壓，如果有合適的沉名優基底和合適的生長條件，就可能生成纖維，納米管或納米線。
　　納米碳管的生長有其特殊性，許多問題難以用傳統的晶體生長理論來解釋。如碳的同素異構體很多，在什么條件下可生長出納米碳管，為何有的是單壁管而有的是多壁管，為何多層納米碳管會封口等，這些都涉及納米碳管的生長機理，只有清楚地了解其生長機理，才能夠在制備過程中有目的地控制納米碳管的結構和性能。目前，對納米碳管的生長機理的研究取得了很大進展，但尚有待完善。