鋭い先端部を有する針と試料表面の間に生じる原子間力を一定に保つように針を走査し、試料表面の三次元像を得る顕微鏡。走査型トンネル顕微鏡（STM）では導電性試料しか扱えなかったが、AFMは絶縁性試料や微小電流でも影響を受ける有機・生体物質や電解性物質なども測定できるという特長がある。一般的なAFMの検知部は、板ばね状のカンチレバーの変位をレーザー光の反射角の変化として検出するというものである。また、カンチレバー背面の上下動を光干渉の光路長変化として検知する光干渉方式もある。このAFMは表面の凹凸のみでなく、静電気力や磁気的力、さらには表面の摩擦力、硬さ、粘性等も観測でき、さまざまな物性の評価にも重要な観測手段となっている。特に、静電気力に注目し試料の表面電位分布を得る測定を走査型マクスウェル応力顕微鏡（scanning Maxwell stress microscope）あるいはケルビン力顕微鏡（Kelvin force microscope）とよぶ。