Aquest qualificatiu s’empra quan les propietats d’aquests materials no es troben en altres materials naturals o bé són poc corrents o anòmales i, principalment, si estan relacionades amb el seu comportament electromagnètic. Han d’ésser fabricats mitjançant processos de microtecnologia o de nanotecnologia, ja que, només en el cas en què els seus components siguin de mida igual o més petita que la longitud d’ona de la radiació incident amb la qual es vulgui treballar, aquesta es podrà veure afectada i el comportament del material diferirà del comportament esperat en condicions normals. Es preveu un gran ventall d’aplicacions per a aquest tipus de materials. Les aplicacions més elaborades es troben en el camp de l’òptica, amb la fabricació de lents planes, i en el de les telecomunicacions, amb els transmissors d’alta velocitat. La recerca actual es dirigeix envers el món de la medicina, principalment en el de la diagnosi mèdica, on s’espera assolir un notable augment en la qualitat de les imatges obtingudes mitjançant tècniques, com ara la ressonància magnètica nuclear.
Hom ha desenvolupat metamaterials amb índex de refracció negatiu i metamaterials amb l’índex de refracció més elevat mai observat (38,6). El 2006 fou construït amb metamaterials el primer giny que reconduïa microones d’unes freqüències determinades al voltant seu i d’allò que cobria, constituint-se així en el que fou anomenat ‘‘mantell d’invisibilitat’’. El 2011 fou construït amb metamaterials un giny similar però que actuava reconduïnt la llum visible i el 2012 fou construït amb metamaterials un cilindre dissenyat per un equip de la Universitat Autònoma de Barcelona que impedia la sortida d’un camp magnètic creat dins seu i que no podia ser detectat per un camp magnètic fix exterior.