原子力显微镜是通过探针与被测样品之间微弱的相互作用力来获得物质表面形貌的信息，因此，AFM原子力显微镜除导电样品外，还能够观测非导电样品的表面结构，其应用领域更为广阔，除物理、化学、生物等领域外，原子力显微镜在微电子学、微机械学、新型材料、医学等领域都有着广泛的应用。
AFM原子力显微镜的优点
对比于现有的其它显微工具，原子力显微镜以其高的空间分辨率、广泛的试验对象、制样方法的简易性及试验环境的多样性等特点而备受青睐。其在材料科学、生命科学等领域的研究上发挥着重大作用。
1、高的空间分辨率
AFM原子力显微镜的放大倍数远远超过以往的任何显微镜：光学显微镜的放大倍数一般都超不过1000倍;电子显微镜的放大极限为10^6倍;而原子力显微镜的放大倍数能高达10^10倍，比电子显微镜放大能力高10^4倍。高的分辨率使AFM原子力显微镜可直接观察物质的分子和原子，这就为人类对微观世界的进一步探索提供了理想的工具。
2、广泛的试验对象
AFM原子力显微镜可对导体、半导体和绝缘体材料进行研究，如金属、陶瓷、半导体材料;原子力显微镜能对物理材料、化学材料进行测量，如矿物、纸张、涂料、无机物、有机高分子等;AFM原子力显微镜能对生物样品进行测量，如植物、动物、细菌的组织、细胞、细胞器、生物大分子等;可也对表面软硬不同的样品进行测量，如金刚石、牙齿骨骼、皮肤组织、凝胶、肿瘤细胞等;亦可对不同状态的物质进行测量，如薄膜、颗粒物质、液晶态物。但扫描隧道显微镜只能对表面导电的物质进行表征，电子显微镜也要求对样品进行复杂的前处理。
3、简单易行的制样过程
在生命科学研究领域，各种显微镜对其观察的样本有不同的要求：电子显微镜的样品要进行固定、脱水、包埋、切片、染色等一系列处理，因此电子显微镜只能观察死的细胞或组织的微观结构;激光扫描共聚焦显微镜的样品要经过特殊的荧光染色，所以其应用受限于荧光探针技术的发展;扫描隧道显微镜要求物质具有表面导电性，否则得进行镀金处理，过程十分麻烦;而样本只需稍加固定处理便可在AFM原子力显微镜下进行观察。
4、多样的试验环境
原子力显微镜的工作环境十分丰富，既可以在真空中，也可以在大气中工作;可以在干燥气体氛围中进行，也可以进行湿度控制;既可以对样品加热，也可以对样品冷却;既可以对样品进行气体喷雾，也可以在溶液中观察样品。在大气条件或溶液中都能进行，这就为生命科学的研究提供了极大的便利结合上述制样特点，AFM原子力显微镜能观察生理状态下的生物样品及其动态过程，并可考察环境对其生理状态的影响。对于其它材料亦可研究它们随环境变化而发生的物化性质改变的规律。
原子力显微镜的作用
AFM原子力显微镜是以扫描隧道显微镜基本原理发展起来的扫描探针显微镜。原子力显微镜的出现无疑为纳米科技的发展起到了推动作用。以AFM原子力显微镜为代表的扫描探针显微镜是利用一种小探针在样品表面上扫描，从而提供高放大倍率观察的一系列显微镜的总称。
原子力显微镜扫描能提供各种类型样品的表面状态信息。与常规显微镜比较，AFM原子力显微镜的优点是在大气条件下，以高倍率观察样品表面，可用于几乎所有样品(对表面光洁度有一定要求)，而不需要进行其他制样处理，就可以得到样品表面的三维形貌图象。并可对扫描所得的三维形貌图象进行粗糙度计算、厚度、步宽、方框图或颗粒度分析。