El microscopio de fuerza atómica o AFM por sus siglas en ingles (Atomic Force Microscopy) se enfoca en la interacción de una fina punta que barre una muestra no necesariamente conductora. El barrido en X y Y lo realizan señales de voltaje que excitan piezoeléctricos ubicados bajo la muestra o sobre la punta en el posicionador fino, permitiendo que esta última recorra toda la superficie que se desea escanear. La señal censada por el foto detector proveniente del laser permite al piezoeléctrico del eje Z mantener una fuerza constante entre la punta y la muestra obteniendo así la altura correspondiente al punto donde se esta escaneando. Los datos de los piezoeléctricos en X y Y y la señal del sistema de realimentación en el eje Z forman la imagen topográfica correspondiente a la muestra escaneada que después es reconstruida en un computador.
Existe distintos modos de funcionamiento para un AFM. El modo contacto (CM) en el que la punta no oscila y esta siempre en contacto con la muestra. Para este modo es necesario medir la deflexión de la punta como referencia de la fuerza que esta ejerciendo sobre la muestra. El modo tapping (TM) en el cual la punta oscila en su frecuencia de resonancia lo que la coloca periódicamente en contacto con la muestra, en este caso se mide la amplitud de la oscilación para conocer al fuerza ejercida de la punta sobre la muestra. Finalmente en el modo de no contacto (NCM) la punta oscila por encima de la muestra sin estar en contacto con ella, en este modo también se miden los cambios sobre la amplitud para conocer que tipo de fuerzas eléctricas o magnéticas ejerce la muestra sobre la punta.