Les performances des capteurs, biocapteurs et membranes ainsi que leurs sélectivités dépendent de la structuration, de la morphologie et de la nature des matériaux utilisés. La technique de dépôt par couche atomique ou ALD apparaît comme une technique de fabrication de choix du fait de sa simplicité, de sa reproductibilité, de l'homogénéité des dépôts obtenus, même sur des substrats très structurés, ainsi que de la possibilité de contrôle de leur épaisseur au niveau atomique. Cet article présente l'utilisation de l'ALD pour la fabrication de capteurs, biocapteurs et membranes avec les réalisations possibles en termes de détection et de séparation. L'avantage de cette technique par rapport à des approches plus conventionnelles est mise en évidence par quelques exemples choisis dans la littérature.