Este trabalho apresenta o estudo do comportamento reológico e desempenho mecânico de misturas asfálticas modificadas com nanocompósitos. o objetivo central da pesquisa foi o desenvolvimento de misturas de concreto asfáltico nanomodificadas, com propriedades reológicas e mecânicas superiores à mistura de concreto asfáltico convencional, obtendo-se assim, misturas asfálticas menos susceptíveis aos principais mecanismos de deterioração dos revestimentos asfálticos brasileiros, trincamento por fadiga e deformação permanente. dois tipos de nanomateriais (nanoargila e nanotubo de carbono) foram selecionados como cargas de reforço para a matriz asfáltica pura (cap 50-70). produziu-se 3 nanocompósitos asfálticos para cada nanomaterial estudado, diferenciados pelo teor de incorporação (1%, 2% e 3%) em peso do ligante asfáltico 50-70. avaliaram-se as propriedades empíricas e reológicas (especificação superpave) de cada nanocompósito desenvolvido, juntamente com o ligante asfáltico 50-70, e selecionou-se um nanocompósito de cada nanomaterial para a formulação de misturas asfálticas. a partir da dosagem superpave foram produzidas 3 misturas asfáltica, uma constituída do ligante asfáltico 50-70 (referência) e as outras duas nanomodificadas pelos nanocompósitos selecionados (na-3% e ntc-2%). todas as misturas asfálticas foram submetidas aos ensaios de resistência à ação deletéria da água no ensaio de lottman modificado, deformação permanente no simulador francês (lcpc), módulo complexo e resistência à fadiga no aparato quatro pontos. os resultados obtidos demonstraram melhor comportamento reológico e desempenho mecânico das misturas nanomodificadas. neste sentido, maior módulo complexo, menor ângulo de fase, maior resistência aos danos por umidade induzida, maior resistência à deformação permanente e fadiga foram obtidas pelas misturas nanomodificadas. o efeito benéfico dos nanomateriais é comprovado na simulação numérica da estrutura de um pavimento. os revestimentos nanomodificados com nanoargila (na-3%) e nanotubo de carbono (ntc-2%) apresentam um incremento na vida útil, no tocante à ruptura por fadiga, de 4,6 vezes e 6 vezes mais, respectivamente. a principal conclusão da pesquisa é a obtenção de misturas asfálticas com propriedades superiores à convencional, a partir da incorporação de materiais em escala nanométrica (nanotubo de carbono e nanoargila).