非接触模式指的是控制探针使其在样品的表面上方20-100nm的距离处进行扫描，探针一直保持不跟样品的表面接触，因此探针针尖不会对样品造成污染或者是产生破坏，避免了接触模式中会遇到的一些问题。在非接触模式中，探针针尖与样品间的作用力是很弱的长程作用力一范德华力和静电力。因为范德华力要远比接触模式下的原子力小，很难得到微悬臂受力弯曲的变形量。为了提高信噪比，通过压电元件来驱动悬臂在其共振频率处的振动，在探针的针尖上施加振荡信号，因为范德华力的梯度作用，悬臂的弹性常数发生变化，引起微悬臂的共振频率减小，通过测量悬臂振动的振幅，频率，还有相位的变化，便于用来进行检测探针针尖与样品间的较小的作用力，探针针尖与样品间的距离是通过维持微悬臂共振频率与振幅来控制的。同时在探针针尖跟样品之间施加可调交流电压信号，使得两者之间产生附加静电力，通过锁相放大技术提取这个信号就能够获得样品表面的电荷密度分布，表面电势以及介电常数等表面电性质。这也就是所谓的AC检测方式，也是测量远程力所采用的方法。
从理论上来说，我们可以控制探针针尖在完全脱离表面但是又较为接近的距离处进行扫描，但是在实际的操作过程中难度是非常大的，一般控制在100nm左右，因为样品与探针针尖的距离较大，会使非接触模式的分辨率比接触模式的分辨率要低。此外，样品的表面形貌与静电力混合作用于针尖，导致测量结果没有办法分离样品表面相貌以及静电力信息，如表面电势的突然变化，表面电荷都可以产生一个强大的静电力力梯度场，所以探针的轨迹并不是反映样品的真实形貌，而是静电力与范德华力共同作用的力梯度场的轮廓。同样，这种混合作用也导致了测量样品电特性时的误差。