Як стверджують вчені, вони спробували змоделювати перші роки життя дитини, і Nao відповідає рівню емоційного розвитку однорічного немовляти. Свої емоції Nao висловлює позами і жестами, практично не вдаючись до слів, хоча і вміє відтворювати звукозаписи. Творці робота також не передбачили міміку - на циліндричній голові Nao розташовані два нерухомих отвори для очей і одне для рота.

У деморолику Nao показує щастя, смуток, переляк і інші емоції. Вчені стверджують, що робот здатен самостійно створювати і показувати нові види почуттів. Вбудовані відеокамери дозволяють Nao реагувати на дії людей і торкання. Так, у відповідь на похвалу він може показати, що щасливий. Більш того, Nao може змінювати кілька настроїв і, в залежності від цього, свою реакцію на зовнішні подразники.