原子力顯微鏡能對轉錄的過程進行實時觀察，在加入核苷酸后，沉積到云母上的延長復合物沿著DNA模板單向移動。兩個對照實驗證實RNAP與DNA的相對移動與轉錄的實際情況相符。通過PAGE對反應產物進行分析，結果顯示與云母結合的復合物具有活性，而且轉錄的速度與用AFM原子力顯微鏡測得的近似生物分子的構象改變也是原子力顯微鏡的重要觀察內容。將尿素酶沉積到云母上并用AFM原子力顯微鏡掃描，在液池中加入尿素后發現，懸臂的垂直波動明顯增加，這提示由酶活動引起的構象改變能直接通過原子力顯微鏡記錄下來。

AFM原子力顯微鏡在研究分子識別中的應用分子間的相互作用在生物學領域中相當普遍，例如受體和配體的結合，抗原和抗體的結合，信息傳遞分子間的結合等，是生物體中信息傳遞的基礎。原子力顯微鏡可作為一種力傳感器來研究分子間的相互作用。生物素（biotin）和抗生物素蛋白鏈菌素（streptavidin）間有高親和力，其相互作用的熱力學數據也較為清楚。因而，生物素和抗生物素蛋白鏈菌素是AFM原子力顯微鏡測定特異相互作用力的良好典型。

原子力顯微鏡在物質超微結構研究中的應用： AFM原子力顯微鏡可以直接觀察到表面缺陷、表面重構、 表面吸附體的形態和位置、以及有表面吸附體引起的表面重構等。原子力顯微鏡可以觀察許多不同材料的原子級平坦結構，例如，可以用AFM原子力顯微鏡對DL-亮氨酸晶體進行研究，可觀察到表面晶體分子的有序排列，其晶格間距與X射線衍射數據相符。已有文獻報道了關于采用原子力顯微鏡對APA薄膜的表面結構進行研究的內容，發現了APA表面的特殊結構，從而揭示了APA表面超微結構對半滲透性的重要意義。目前，利用AFM原子力顯微鏡已獲得了DNA、透析薄膜、烷烴分子、脂肪酸薄膜以及多糖等的超微結構的圖象。