原子力显微镜属于扫描探针显微技术的一支，此类显微技术都是利用特制的微小探针，来侦测探针与样品表面之间的某种交互作用，如穿隧电流、原子力、磁力、近场电磁波等等。
AFM原子力显微镜的常见类别
接触式原子力显微镜：
在接触式AFM原子力显微镜操作下，探针与样品问的作用力是原子间的排斥力，这是Z早被发展出来的操作模式，由于排斥力对距离非常敏感，所以接触式原子力显微镜较容易得到原子解析度。在一般的接触式量测中，探针与样品问的作用力很小，约为10^-6至10^-10N，但由于接触面积很小，因此过大的作用力仍会损坏样品表面，但较大的的作用力通常可得到较佳的解析度。因此选择适当的的作用力，接触式AFM原子力显微镜的操作模式是十分重要的。
接触式的原子力显微镜利用探针和样品原子间的排斥力，原子力间的排斥力对距离的变化是非常敏感。是利用具有悬臂的探针接触且轻压表面，由于反作用力使得探针的悬臂产生偏折，而偏折量的大小代表反作用力的大小，所以扫描表面时利用维持相同的偏折量就可以描绘出3D的表面结构。
就AFM原子力显微镜的操作模式比较起来，接触式原子力显微镜较能够得到原子尺度的解析度，一般的接触量测中，探针和试片间作用力约为10^-6~10^-9牛顿(N)，但接触面积很小，相对形成过大的作用力可能损害样品，尤其是软性材质。因此设定适当的作用力是非常重要的。
非接触式AFM原子力显微镜：
为了解决接触式原子力显微镜可能损坏样品的缺点，便有非接触式AFM原子力显微镜发展出来，这是利用原子间的长距离吸引力来运作。凡德瓦尔力对距离的变化非常小，因此要使用调变技术来增强讯号对杂讯比，便能得到等作用力图像，这也就是样品的高度影像。一般非接触式原子力显微镜只有约50nm(10^-9m)的解析度，不过在真空环境下操作，其解析度可达原子级的解析度，是AFM原子力显微镜中解析度Z佳的操作模式。
此为轻敲式原子力显微镜的衍生，一样利用探针跳动来扫描，但是探针始终都不接触表面，而是利用表面上所存在的凡得瓦尔力吸引会改变振幅的大小做回馈，因此若是AFM原子力显微镜在大气中操作时，试片表面常会吸附一层水，所以在讨论探针和试片交互作用时，要考虑探针与试片表面水膜间的毛细孔现象。非接触式由于不是直接接触表面，所以所呈现的影像解析度较差，大约只能达50nm。
轻敲式原子力显微镜：
轻敲式AFM原子力显微镜则是将非接触式加以改良，其原理系将探针与样品距离加近，然后增大振幅，使探针在振盪至波谷时接触样品，由于样品的表面高低起伏，使得振幅改变，再利用类似非接触式的迴馈控制方式，便能取得高度影像。由于接触式原子力显微镜扫描容易刮伤试片表面，所以后来改用驱动探针跳动来扫描试片，如此接触试片表面时探针施予的力量不但小了许多，且只有正向作用力，但是此时系统不再利用探针悬臂的偏折量来作回馈，而是探针跳动时悬臂的振幅量来回馈。