探针是原子力显微镜的核心部件，它直接决定原子力显微镜AFM的分辨率。目前原子力显微镜的探针多为硅或其化合物，其尖部的曲率半径为5-40nm。由于探针的尖部不是无限尖而是有一定的宽度，因此、在横向测量一个分子时，会出现所谓的“加宽效应”，即测量值、大于真实值。为克服这种“加宽效应”，就要研制更细的探针。新近发展起来的碳纳米管针尖效果大大改善，若用单壁碳纳米管制备原子力显微镜AFM探针的针尖，其曲率半径可达0.5-2nmn，将会获得更高的分辨率，是原子力显微镜探针的未来发展方向。
生物学家利用原子力显微镜研究活细胞或固定的细胞，如红细胞白细胞、心肌细胞、上皮细胞、神经胶质细胞等，获得了丰富的信息。观察了在药物低离子浓度等条件下红细、胞与正常红细胞的差别。用原子力显微镜、研究了内皮细胞、骨骼肌细胞和心肌细胞的粘性和弹性模量。用原子力显微镜AFM先观察了三叉神经节的解剖结构。用原子力显微镜观察了肝自然杀伤细胞和结肠癌细胞共、培养时的细胞毒实验。传统的细胞毒实验方法在效应细胞和、靶细胞接触后1.5-3h方可检测到细胞毒效应，而用原子力显微镜在两种细胞接触后10min即可检测到。
先将碳纳米管探针用于细胞的研究。以疟原虫感染红细胞，用原子力显微镜记录到了红细胞、红细胞外游离的疟原、虫和红细胞被疟原虫感染的图象。碳纳米管探针比普通探针记录到的图象细节更丰富，分辨率更高。原子力显微镜AFM可以用于生物学研究，优点是分辨率高，样品制备简便，制样过程对样品原始形态影响小，很重要的是能在生理条件下进行动态研究，可以预见，原子力显微镜必将为生物学的研究带来突破性进展。