相對于掃描電鏡，原子力顯微鏡不同于電子顯微鏡只能提供二維圖像，它能提供真正的三維表面圖。同時不需要對樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。再者，電子顯微鏡需要運行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環(huán)境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。

　　原子力顯微鏡的探針是由針尖附在懸臂梁前端所組成，當針尖與樣品表面接觸時，由于懸臂梁的彈性系數(shù)與原子間的作用力常數(shù)相當，因此針尖原子與樣品表面原子的作用力便會使探針在垂直方向移動，簡單的說就是樣品表面的高低起伏使探針作上下偏移，而藉著調(diào)整探針與樣品距離，便可在掃描過程中維持固定的原子力，此垂直微調(diào)距離，或簡稱為高度，便可當成二維函數(shù)儲存起來，也就是掃描區(qū)域的等原子力圖像，這通常對應(yīng)于樣品的表面地形，一般稱為高度影像。