1992年、79歳でデュークはフェースリフト手術を受けた。彼女は、いまだ大量に薬物療法をうけながら歩こうと努め始め、倒れ、ヒップの骨を折った。1993年1月、彼女は膝の交換の手術を受けた。彼女は2月2日から4月15日まで院内加療をほどこされた。彼女は同年7月、2回目の膝の手術を受けた。2回目の手術から帰宅した翌日に、彼女ははげしい発作に襲われた。ドリス・デュークは1993年10月28日、ファルコンズ・レアの自宅で、80歳で死去した。死因は、デュークの遺言書によって遺言執行者に指名されたバーナード・ラファティ（Bernard Lafferty）のスポークスマンによれば、進行性の肺水腫の結果である心拍停止であった。デュークは死亡の24時間後に火葬にされ、遺灰は最後の遺言書が指定したとおりに太平洋にまかれたけれども、遺言執行者、ラファティは少量の遺灰を、デュークが生涯、世界旅行者として町、ミズーリのマーシュフィールド（Marshfield）に。デュークはでマーシュフィールドを訪れ、彼女はそこで音楽を楽しんでいた。デュークの遺灰は地元の共同墓地に埋葬され、石が1個、彼女の死後の名声に敬意を表するために置かれた。彼女はしばしばさまざまなプロジェクトに、典型的には宣伝なしで、大金を送ったために、地元で慈善活動家として知られた。
デュークはたくさんの住居を獲得した。彼女の本邸で公式な住所は、ニュー・ジャージーのヒルズバラ・タウンシップの、父の2700エーカー（11平方キロメートル）の地所、デューク・ファームズであった。ここに彼女は、アメリカ最大級の、60000平方フィート（5600平方キロメートル）の、一般公開の屋内植物展示施設、デューク・ガーデンズを造った。デュークのほかの住まいは、生前は非公開であった：彼女は夏ばの週末をラフ・ポイント、ロードアイランドのニューポートの彼女が相続した49室のイングランドのマナー領主の邸宅に滞在しながら、ニューポート修復財団の計画の仕事をした。冬ばは、ハワイのホノルルの彼女が1930年代に建てて、「シャングリ・ラ」と命名した、地所と、かつてルドルフ・ヴァレンティノの自宅であった、カリフォルニアのビヴァリー・ヒルズのファルコンズ・レア（Falcon's Lair）で過ごした。彼女はまたマンハッタンの2つのアパートメントを経営した：現在はジャーナリストであるシンディ・アダムズ（Cindy Adams）が所有する、パーク・アヴェニュー475番地の、1000平方フィートのヴェランダ付きの9室のペントハウスと、財務の経営の事務所専用に彼女が使用したタイムズ・スクエア近くの別のアパートメント。彼女は自家用のボーイング737ジェット機を購入し、美術と植物を収集する旅行で諸自宅間を旅行するために、内装を再装飾した。機内には、本物の邸宅に似せて装飾された寝室が、ある。ドリス・デュークは、一箇所に留まることが困難であったし、いつでもどこかに彼女が到着したとき彼女はどこか他の所に行きたいという欲望を抱いた。デュークは、シャングリ・ラの中庭の壁画を清掃する3階建ての足場まで梯子を登り、 デューク・ファームズで庭師らと並んで作業する、積極的に参加する住宅所有者であった。デュークの邸宅のうち3つは現在、ドリス・デューク慈善財団の子会社によって経営されており、限定的に一般公開されている。ニュー・ジャージーのデューク・ファームズは、デューク・ファームズ財団によって経営されている。旧デューク・ガーデンズのヴィデオ・ツアーは利用可能である。ラフ・ポイントは、1999年にニューポート修復財団（Newport Restoration Foundation）に証書作成のうえ譲渡された。ツアーは12人に限定されている。シャングリ＝ラは、ドリス・デューク・イスラム美術財団（Doris Duke Foundation for Islamic Art）によって経営されている。小規模の個人的なツアーとオンラインの仮想的なツアーは利用可能である。
ドレクスラーは1970年代初期の成長の限界という考え方に強く影響を受けた。マサチューセッツ工科大学に入学した彼は地球外の資源について研究している人を探し始めた。そして見つけたのがプリンストン大学のジェラルド・オニールである。オニールは加速器の研究で有名な物理学者であり、同時に宇宙移民の概念の提唱者でもあった。ドレクスラーは1975年と1976年、NASAの夏季研究に参加した。オニールのマスドライバーのプロトタイプ開発に夏の間協力すると同時に、プリンストンでの宇宙開発に関する会議で3回にわたって論文発表を行った。1977年と1979年の論文は Keith Henson との共同執筆であり、どちらも関連特許を取得した（気相製造と宇宙での放熱器に関するもの）。ドレクスラーは1975年と1976年に行われたNASAの夏季研究（スペースコロニー）に参加した。彼は数十ナノメートルの厚さの金属フィルムを作り、高性能な太陽帆の可能性を実証した。彼はL5協会の会員としても熱心で、1980年の月協定否決に協力した。1970年代後半、彼は分子ナノテクノロジーという新たな分野を開拓しはじめた。1979年、ドレクスラーはリチャード・P・ファインマンが1959年に行った刺激的な講演（There's Plenty of Room at the Bottom）の内容に接した。ナノテクノロジーという用語は当時東京理科大学教授だった谷口紀男が1974年に作ったもので、ナノメートル単位の精密な材料製造を指していた。ドレクスラーは由来を知らずにこの用語を1986年の著書 Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology（創造する機械 — ナノテクノロジー）で使用し、後に分子ナノテクノロジーという用語が生まれた。同書でドレクスラーはナノメートル規模の「アセンブラ（組立者）」というアイデアを提案している。これは自己複製可能でそれ以外のものも組み立てる能力を持つ微細なオブジェクトである。また、自己複製可能な分子ナノテクノロジーが制御下から逸脱した場合に発生する可能性のある事態を指す言葉「グレイ・グー（gray goo）」はドレクスラーの作った用語である。ドレクスラーはMITで、学際科学で学士号（1977年）、航空宇宙工学で修士号（1979年）、MITメディアラボ（当時は Media Arts and Sciences Section, School of Architecture and Planning）で分子ナノテクノロジーの博士号（1991年）を取得した。修士論文の題名は "Design of a High Performance Solar Sail System,." である。分子ナノテクノロジーの博士号取得者はドレクスラーが世界初であり、その論文 "Molecular Machinery and Manufacturing with Applications to Computation," は後に本として出版され、前述したとおり賞を受賞している。ドレクスラーは当時の妻である Christine Peterson と共に1986年、ナノテクノロジーのための Foresight Institute を設立した。なお、ドレクスラーは2002年に Christine Peterson と離婚している。また、2007年現在、ドレクスラーは Foresight Institute とは関係していない。2005年8月、ドレクスラーは分子工学関係のソフトウェア企業 Nanorex のチーフテクニカルアドバイザーに就任した。Nanorex の nanoENGINEER-1 というソフトウェアは仮説的な差動歯車の設計を簡単にできるとされている。2006年。ドレクスラーは Rosa Wang と結婚した。