原子力顯微鏡屬于掃描探針顯微技術的一支，此類顯微技術都是利用特制的微小探針，來偵測探針與樣品表面之間的某種交互作用，如穿隧電流、原子力、磁力、近場電磁波等等。

AFM原子力顯微鏡的常見類別：

接觸式原子力顯微鏡：

在接觸式afm原子力顯微鏡操作下，探針與樣品問的作用力是原子間的排斥力，這是Z早被發展出來的操作模式，由于排斥力對距離非常敏感，所以接觸式原子力顯微鏡較容易得到原子解析度。在一般的接觸式量測中，探針與樣品問的作用力很小，約為10^-6至10^-10N，但由于接觸面積極小，因此過大的作用力仍會損壞樣品表面，但較大的的作用力通常可得到較佳的解析度。因此選擇適當的的作用力，接觸式afm原子力顯微鏡的操作模式是十分重要的。

接觸式的原子力顯微鏡利用探針和樣品原子間的排斥力，原子力間的排斥力對距離的變化是非常敏感。是利用具有懸臂的探針接觸且輕壓表面，由于反作用力使得探針的懸臂產生偏折，而偏折量的大小代表反作用力的大小，所以掃描表面時利用維持相同的偏折量就可以描繪出3D的表面結構。

就afm原子力顯微鏡的操作模式比較起來，接觸式原子力顯微鏡較能夠得到原子尺度的解析度，一般的接觸量測中，探針和試片間作用力約為10^-6~10^-9牛頓(N)，但接觸 面積極小，相對形成過大的作用力可能損害樣品，尤其是軟性材質。因此設定適當的作用力是非常重要的。

非接觸式afm原子力顯微鏡：

為了解決接觸式原子力顯微鏡可能損壞樣品的缺點，便有非接觸式afm原子力顯微鏡發展出來，這是利用原子間的長距離吸引力來運作。凡德瓦爾力對距離的變化非常小，因此B須使用調變技術來增強訊號對雜訊比，便能得到等作用力圖像，這也就是樣品的高度影像。一般非接觸式原子力顯微鏡只有約50nm(10^-9m)的解析度，不過在真空環境下操作，其解析度可達原子級的解析度，是afm原子力顯微鏡中解析度Z佳的操作模式。

此為輕敲式原子力顯微鏡的衍生，一樣利用探針跳動來掃描，但是探針始終都不接觸表面，而是利用表面上所存在的凡得瓦爾力吸引會改變振幅的大小做回饋，因此若是afm原子力顯微鏡在大氣中操作時，試片表面常會吸附一層水，所以在討論探針和試片交互作用時，B須考慮探針與試片表面水膜間的毛細孔現象。非接觸式由于不是直接接觸表面，所以所呈現的影像解析度較差，大約只能達50nm。

輕敲式原子力顯微鏡：

輕敲式afm原子力顯微鏡則是將非接觸式加以改良，其原理系將探針與樣品距離加近，然后增大振幅，使探針在振盪至波谷時接觸樣品，由于樣品的表面高低起伏，使得振幅改變，再利用類似非接觸式的迴饋控制方式，便能取得高度影像。由于接觸式原子力顯微鏡掃描容易刮傷試片表面，所以后來改用驅動探針跳動來掃描試片，如此接觸試片表面時探針施予的力量不但小了許多，且只有正向作用力，但是此時系統不再利用探針懸臂的偏折量來作回饋，而是探針跳動時懸臂的振幅量來回饋。