原子力显微镜是利用原子之间的作用力通过仪器的检测系统、反馈系统等成像的仪器。具有原子级别分辨率，成像分辨率高，并且能提供三维表面图，近年来在纳米功能材料、生物、化工和医药方面得到广泛的使用。
AFM原子力显微镜基本的功能是：通过检测探针和样品作用力来表征样品表面的三维形貌。因为样品表面的高低起伏情况可以准确的以数值的形式反馈回来，所以能够通过对样品表面整体的图像进行分析，得到样品表面的粗糙度、平均梯度、颗粒度、孔结构以及孔径分布的参数等；若对小范围的样品表面的图像进行分析，还可以获得物质的晶形结构、分子的结构、聚集状态、表面积及体积等方面的信息。
相对于扫描电子显微镜，原子力显微镜具有许多优点。不同于电子显微镜只能提供二维图像，可提供三维表面图。同时，不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。
电子显微镜需要运行在高真空条件下，AFM原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子，甚至活的生物组织。原子力显微镜与扫描隧道显微镜相比，由于能观测非导电样品，因此具有更为广泛的适用性。当前在科学研究和工业界广泛使用的扫描力显微镜，其基础就是AFM原子力显微镜。
隧道电流法根据隧道电流对电极间距离非常敏感的原理，将SIM用的针尖置于微悬臂的背面作为探测器，通过针尖与微悬臂间产生的隧道电流的变化就可以检测由于原子间相互作用力令微悬臂产生的形变。电容法通过测量微悬臂与一参考电极间的电容变化来检测微悬臂产生的形变。