原子力显微镜是通过探针与被测样品之间微弱的相互作用力来获得物质表面形貌的信息，因此，afm原子力显微镜除导电样品外，还能够观测非导电样品的表面结构，其应用领域更为广阔，除物理、化学、生物等领域外，原子力显微镜在微电子学、微机械学、新型材料、医学等领域都有着广泛的应用。
对比于现有的其它显微工具，原子力显微镜以其高的空间分辨率、广泛的试验对象、制样方法的简易性及试验环境的多样性等特点而备受青睐。其在材料科学、生命科学等领域的研究上发挥着重大作用。
1、高的空间分辨率
afm原子力显微镜的放大倍数远远超过以往的任何显微镜：光学显微镜的放大倍数一般都超不过1000倍;电子显微镜的放大极限为10^6倍;而原子力显微镜的放大倍数能高达10^10倍，比电子显微镜放大能力高10^4倍。高的分辨率使afm原子力显微镜可直接观察物质的分子和原子，这就为人类对微观世界的进一步探索提供了理想的工具。
2、广泛的试验对象
原子力显微镜可对导体、半导体和绝缘体材料进行研究，如金属、陶瓷、半导体材料;afm原子力显微镜能对物理材料、化学材料进行测量，如矿物、纸张、涂料、无机物、有机高分子等;原子力显微镜能对生物样品进行测量，如植物、动物、细菌的组织、细胞、细胞器、生物大分子等;可也对表面软硬不同的样品进行测量，如金刚石、牙齿骨骼、皮肤组织、凝胶、肿瘤细胞等;亦可对不同状态的物质进行测量，如薄膜、颗粒物质、液晶态物。但扫描隧道显微镜只能对表面导电的物质进行表征，电子显微镜也要求对样品进行复杂的前处理。
3、简单易行的制样过程
在生命科学研究领域，各种显微镜对其观察的样本有不同的要求：电子显微镜的样品必须进行固定、脱水、包埋、切片、染色等一系列处理，因此电子显微镜只能观察死的细胞或组织的微观结构;激光扫描共聚焦显微镜的样品必须经过特殊的荧光染色，所以其应用受限于荧光探针技术的发展。