原子力显微镜由G.Bin-nig等于1986年发明，是扫描探针显微镜家族的主要成员，其横向分辨率为2-3nm，纵向分辨率为0.5nm。它可以在接近生理环境的大气或液体条件下成像，获得直观的三维表面信息，还可以对原子和分子进行纳米级操纵，因此在生物结构的研究中具有独特的优势。十几年来，AFM原子力显微镜已经应用于核酸、蛋白质、微生物、细胞等的研究，本文就其在生物学领域的应用进展做一综述。
原子力显微镜的探针位于微悬臂的底面末端，微悬臂约100-250um长，对力非常敏感。激光器发出一束激光照射到微悬臂上，当探针对样品表面进行扫描时，探针与样品表面原子之间的相互作用力使微悬臂发生偏转，随样品表面的起伏变化，经微悬臂反射到光敏检测器的光路也发生变化，光敏检测器将光斑位移信号转换后获得样品图象。
AFM原子力显微镜可用于获得高分辨率的核酸或核酸-蛋白复合物图象，对核酸参与的生理过程进行动态的微观观察，进行DNA序列分析等。
国内外学者已经获得了多种条件下的DNA和RNA图象，如单链、双链、三链DNA。观察了不同浓度盐离子对DNA形态的影响。观察了DNA-RNA聚合酶复合物在水溶液中的装配过程，观察了肿瘤抑制蛋白P53与DNA上特定序列的结合。随着碳纳米管探针的出现，AFM原子力显微镜还可用于以下领域。DNA序列分析报道了用碳纳米管原子力显微镜探针在质粒M13mp18中进行特定序列的位置判断。用链霉抗生物素标记寡核苷酸探针GGGCGCG，与DNA片段上的靶序列进行特异性杂交，沿探针合成DNA双链，用AFM原子力显微镜观察标记的存在及其空间位置以分析特定序列在质粒中的位置。结果表明GGGCGCG位点在3390BP处，与已知的3405BP处吻合。由于高分辨率的碳纳米管探针能区分不同的标记，因此可用上述方法检测2个或多个位点。
鉴定单元型UDP-葡萄糖苷酰基转移酶基因有2种多态位点，决定4个等位基因。其(*1/*3)和（*2/*4）单元型用传统方法不能区别，而区别它们对判断基因表达的酶活性有重要意义。Wooley以IRD800和链霉抗生物素分别标记两个多态位点，用碳纳米管探针原子力显微镜非常确切地将它们区分开来：（*1/*3）型只在DNA分子末端有一个标记IRD800或链霉抗生物素；（*2/*4）型在DNA分子上有二个标记—IRD800和链霉抗生物素。