試料表面を微小なプローブ（探針）で走査し、試料の三次元形状や局所的物性を高倍率で観察する顕微鏡です。
コンタクトモード：カンチレバー先端と試料間で働く斥力が一定になるように、試料表面を走査することで、試料の高さ方向の変位を画像化できます。
ダイナミックモード：カンチレバーを共振周波数付近で振動させます。カンチレバーが試料に接近すると振幅が変化することから、振幅が一定になるように動作させることにより、試料の高さ方向の変位を画像化できます。
位相モード：ダイナミックモードで走査中に、カンチレバー振動の位相遅れを検出します。試料表面の物性の違いを画像化できます。
水平力モード：コンタクトモードで走査中に、カンチレバーのねじれ量を検出することで、試料とカンチレバー先端に働く水平力（摩擦力）に対応する情報を画像化できます。
フォースモジュレーションモード：コンタクトモードで走査中に、試料を一定の振幅・周波数で振動させます。カンチレバーの応答を振幅、位相成分に分離して検出します。試料表面の物性の違いを画像化できます。
磁気力モード：先端が磁化したカンチレバーを、試料から一定の距離だけ離れた位置で走査します。このとき、漏洩磁場による磁気力を検出することで、試料表面の磁気情報を画像化できます。