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原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM)的基本原理是：將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，針尖與樣品表面輕輕接觸，由于針尖原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力，通過在掃描時控制這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將對應于針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直于樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧道電流檢測法，可測得微懸臂對應于掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表面形貌的信息。
原子力顯微鏡(AFM)系統可分成三個部分：力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統。
1、力檢測部分：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，所要檢測的力是原子與原子之的范德華力。所以在本系統中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測原子之間力的變化量。這微小懸臂有一定的規格，例如：長度、寬度、彈性系數以及針尖的形狀，而這些規格的選擇是依照樣品的特性，以及操作模式的不同，而選擇不同類型的探針。
2、位置檢測部分：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，當針尖與樣品之間有了交互作用之后，會使得懸臂cantilever擺動，所以當激光照射在cantilever的末端時，其反射光的位置也會因為cantilever擺動而有所改變，這就造成偏移量的產生。在整個系統中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下并轉換成電的信號，以供SPM控制器">控制器作信號處理。
3、反饋系統：
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，將信號經由激光檢測器取入之后，在反饋系統中會將此信號當作反饋信號，作為內部的調整信號，并驅使通常由壓電陶瓷管制作的掃描器做適當的移動，以保持樣品與針尖保持合適的作用力。
原子力顯微鏡(AFM)便是結合以上三個部分來將樣品的表面特性呈現出來的：在原子力顯微鏡(AFM)的系統中，使用微小懸臂(cantilever)來感測針尖與樣品之間的交互作用，這作用力會使cantilever擺動，再利用激光將光照射在cantilever的末端，當擺動形成時，會使反射光的位置改變而造成偏移量，此時激光檢測器會記錄此偏移量，也會把此時的信號給反饋系統，以利于系統做適當的調整，后再將樣品的表面特性以影像的方式給呈現出來。
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