कार्बन के उत्प्रेरक भाप चरण जमाव की पहली सूचना 1959 में दी गई थी, लेकिन 1993 तक इस प्रक्रिया द्वारा कार्बन नैनोट्यूब नहीं बनाए गए। 2007 में, सिनसिनाटी विश्वविद्यालय (UC) में शोधकर्ताओं ने फर्स्टनैनो ET3000 कार्बन नैनोट्यूब विकास प्रणाली पर 18 mm लंबाई के संरेखित कार्बन नैनोट्यूब विन्यास का विकास करने के लिए एक प्रक्रिया इजाद की। 

CVD के दौरान, धातु उत्प्रेरक कणों की एक परत से एक सबस्ट्रेट तैयार किया जाता है, आम रूप से गिलट, कोबाल्ट, लोहा, या एक संयोजन. इन धातु नैनोकणों को अन्य तरीकों द्वारा भी उत्पादित किया जा सकता है, जैसे आक्साइड की कटौती या आक्साइड के ठोस घोल से. नैनोट्यूब के व्यास, जिन्हें बढ़ाना है वे धातु कणों के आकार से संबंधित होते हैं। इसे धातु के व्यवस्थित (या मुखौटा युक्त) जमाव, ताप देकर, या किसी धातु की परत के प्लाज्मा निक्षारण द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है। सबस्ट्रेट को लगभग 700 डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है। नैनोट्यूब के विकास को आरंभ करने के लिए, रिएक्टर में दो गैसों को बहाया जाता है: एक प्रक्रिया गैस (जैसे अमोनिया, नाइट्रोजन या हाइड्रोजन) और एक कार्बन-युक्त गैस (जैसे एसिटिलीन, ईथीलीन, इथेनॉल या मीथेन). नैनोट्यूब, धातु उत्प्रेरक के स्थलों पर बढ़ते हैं; कार्बन युक्त गैस को उत्प्रेरक कण की सतह पर तोड़ा जाता है और कार्बन, कण के छोर पर चला जाता है जहां यह नैनोट्यूब का निर्माण करता है। इस क्रियाविधि का अभी भी अध्ययन किया जा रहा है। उत्प्रेरक कण, विकास प्रक्रिया के दौरान, उत्प्रेरक कण और सबस्ट्रेट के बीच आसंजन के आधार पर, बढ़ते नैनोट्यूब के मुहाने पर या नैनोट्यूब के तल पर बने रह सकते हैं।

कार्बन नैनोट्यूब के वाणिज्यिक उत्पादन के लिए CVD एक आम तरीका है। इस प्रयोजन के लिए, धातु नैनोकणों को एक उत्प्रेरक सहायक के साथ मिश्रित किया जाता है जैसे MgO या AlO ताकि धातु के कणों के साथ कार्बन फीडस्टॉक की उत्प्रेरक प्रतिक्रिया की अधिक उपज के लिए सतही क्षेत्र में वृद्धि की जा सके। इस संश्लेषण मार्ग में एक मुद्दा, एसिड प्रयोग, जो कभी-कभी कार्बन नैनोट्यूब के मूल ढांचे को नष्ट कर सकता है, के द्वारा उत्प्रेरक समर्थन को हटाना है। हालांकि, वैकल्पिक उत्प्रेरक समर्थन जो पानी में घुलनशील हैं, नैनोट्यूब विकास के लिए प्रभावी सिद्ध हुए हैं।

विकास प्रक्रिया (प्लाज्मा वर्धित रासायनिक वाष्प जमाव*) के दौरान यदि एक प्लाज्मा, एक तीव्र विद्युत् क्षेत्र के अनुप्रयोग द्वारा उत्पन्न होता है, तो नैनोट्यूब विकास, विद्युत क्षेत्र की दिशा का अनुगमन करेगा। रिएक्टर के ज्यामिति को समायोजित करके, खड़े संरेखित कार्बन नैनोट्यूब को संश्लेषित करना संभव है (यानी, सबस्ट्रेट के लम्बवत), एक आकृति विज्ञान जो नैनोट्यूब से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन में रुचि रखने वाले शोधकर्ताओं की रूचि का केंद्र रहा है। प्लाज्मा के बिना, परिणामस्वरूप प्राप्त नैनोट्यूब अक्सर अनियमित उन्मुख होते हैं। प्रतिक्रिया की कुछ स्थितियों के तहत, यहां तक कि एक प्लाज्मा के अभाव में, नजदीकी अंतराल में रखे नैनोट्यूब, एक ऊर्ध्वाधर वृद्धि बनाए रखते हैं जो एक जंगल के कालीन से मिलते-जुलते ट्यूबों के एक घने विन्यास में परिणत होता है।

नैनोट्यूब संश्लेषण के विभिन्न तरीकों में, औद्योगिक पैमाने पर जमाव के लिए CVD सबसे अधिक आशा दिखाता है, इसका कारण है इसकी कीमत/इकाई अनुपात और क्योंकि CVD एक वांछित सबस्ट्रेट पर सीधे नैनोट्यूब निर्माण करने में सक्षम है, जबकि अन्य विकास तकनीक में नैनोट्यूब को एकत्र करना पड़ता है। विकास स्थान, उत्प्रेरक के ध्यानपूर्वक जमाव से नियंत्रित किये जा सकते हैं। 2007 में, मेजो विश्वविद्यालय के एक दल ने कपूर से कार्बन नैनोट्यूब निर्माण की एक उच्च दक्षता CVD तकनीक का प्रदर्शन किया। राइस विश्वविद्यालय में शोधकर्ताओं ने, हाल ही में दिवंगत डॉ॰ रिचर्ड स्मौले के नेतृत्व में, विशेष प्रकार के नैनोट्यूब की बड़ी और शुद्ध मात्रा के उत्पादन के तरीके को खोजने पर ध्यान केन्द्रित किया। उनके तरीके में एक एकल नैनोट्यूब से काटे गए कई छोटे बीजों से लंबे तंतुओं का विकास किया जाता है; परिणामस्वरूप प्राप्त सारे तंतुओं का व्यास मूल नैनोट्यूब के समान ही पाया गया और आशा है कि वे उसी प्रकार के होंगे जैसे मूल नैनोट्यूब हैं। परिणामस्वरूप प्राप्त नैनोट्यूब के वर्गीकरण और उपज में सुधार और विकसित किये गए ट्यूब की लंबाई की आवश्यकता है।

बहु-दीवार नैनोट्यूब के CVD विकास का उपयोग कई कंपनियों द्वारा टन पैमाने पर सामग्री के उत्पादन के लिए किया जाता है, जिसमें शामिल हैं नैनोलैब, बायर, अर्केमा, नैनोसिल, नैनोथिंक्स, हाईपीरियन कटैलिसीस, मित्सुई और शोवा ड़ेंको.

कप स्टैक्ड कार्बन नैनोट्यूब
रासायनिक वाष्प जमाव (CVD)
बहु-दीवार
गुण