相对于扫描电镜，原子力显微镜不同于电子显微镜只能提供二维图像，它能提供真正的三维表面图。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。再者，电子显微镜需要运行在高真空条件下，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。

　　原子力显微镜的探针是由针尖附在悬臂梁前端所组成，当针尖与样品表面接触时，由于悬臂梁的弹性系数与原子间的作用力常数相当，因此针尖原子与样品表面原子的作用力便会使探针在垂直方向移动，简单的说就是样品表面的高低起伏使探针作上下偏移，而藉著调整探针与样品距离，便可在扫描过程中维持固定的原子力，此垂直微调距离，或简称为高度，便可当成二维函数储存起来，也就是扫描区域的等原子力图像，这通常对应于样品的表面地形，一般称为高度影像。