磁相互作用是长程的磁偶极相互作用，因而如果原子显微镜（AFM）的探针是磁性的，而且磁针尖在磁性材料表面的上方以恒定的距离的扫描，就可以感受到磁性材料表面的杂散磁场的磁作用力。因而探测磁力梯度的分布就能够得到产生杂散磁场的表面磁畴结构，表面词体，写入的磁斑等表面磁结构的信息，这个就是磁力显微镜的基本原理。纳米尺度的磁针尖加上纳米尺度的扫描高度使得对磁性材料的表面磁结构的探测精细到了纳米的尺度，这也是磁力显微镜（MFM）的特点和意义。
磁力显微镜在检测过程中，对被检测的样品表面的每一行都进行两次的扫描。**次扫描采用的是轻敲模式，得到样品在这一行的高低起伏轨迹并且记录下来；然后第二次采用的是抬起模式，使得磁性探针抬起一定的高度(一般是10～200nm)，并且按照样品表面的起伏轨迹在进行第二次的扫描，由于探针被抬起并且是根据样品表面的起伏轨迹进行扫描的，所以在第二次的扫描过程中针尖是不会接触到样品表面的（不会有针尖与样品之间原子的短程斥力），并且会与其保持不变的距离（消除了样品表面形貌的影响），磁性探针因为受到的长程磁力的作用而引起的振幅及相位变化，所以，将第二次扫描过程中探针的振幅以及相位变化记下来，就可以获得样品表面的漏磁场的精细梯度，*终得到样品的磁畴结构。一般来说，相对于磁性探针的振幅，其振动相位对样品表面磁场的变化更为敏感，所以，相移成像技术是磁力显微镜的重要方法，其结果的分辨率更高、细节也是更加的丰富。