原子力顯微鏡(AFM)是一種以物理學原理為基礎，通過掃描探針與樣品表面原子相互作用而成像的新型表面分析儀器。它屬于繼光學顯微鏡、電子顯微鏡之后的第三代顯微鏡。原子力顯微鏡通常利用一個很尖的探針對樣品掃描，探針固定在對探針與樣品表面作用力極敏感的微懸臂上。懸臂受力偏折會引起由激光源發出的激光束經懸臂反射后發生位移。檢測器接受反射光，后接受信號經過計算機系統采集、處理、形成樣品表面形貌圖像。
當原子力顯微鏡的探針磨損嚴重或者是被污染的時候，圖像中可能出現規則的重影圖案。對此分析探針磨損而出現三角形或者是重影圖案被稱為偽跡，當形貌圖像中出現偽跡時需要及時的更換探針，否則測量得到的數據不可信。
原子力顯微鏡是表征薄膜性質的重要手段之一，它不僅是一臺顯微鏡，更是一個多功能的微納測量與操縱平臺。它可在真空、超高真空、氣體、溶液、電化學環境、常溫、低溫等環境下工作，應用范圍廣。
在物理學中，原子力顯微鏡可用于研究金屬和半導體的表面形狀、表面重構、表面電子及其動態過程、超導體表面結構和電子層材料中的電荷密度。
在生物學中，原子力顯微鏡可用于研究生物大分子的結構和其他性質，如觀察蛋白質、RNA、DNA，甚至細胞和病毒。
此外，由于原子力顯微鏡具有間接測量力與間距關系的特點，除了用于外觀觀察外，還可用于測量原子間作用力。
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