Використовуються три режими роботи атомно-силового мікроскопа: (1) контактний (англ. contact mode), (1) «напівконтактний» (англ. semi-contact mode або tapping mode), (1) безконтактний (англ.

АСМ використовують для визначення рельєфу поверхні з роздільною здатністю від десятків ангстрем аж до атомарного (і навіть субатомарного). Атомно–силові мікроскопи (АСМ) використовуються для дослідження наступних матеріалів: твердотільні, полімерні, біологічні, вимірювання рідини, нанолітографія.

1982 Атомно-силовий мікроскоп був створений у 1982 року Гердом Біннігом, Кельвіном Куейтом та Крістофером Гербером у Цюріху (Швейцарія), як модифікація винайденого раніше скануючого тунельного мікроскопа.

Звичайний оптичний мікроскоп (аматорський чи лабораторний) атом показати не може. Пов'язано це із фізикою. Розмір атома набагато менший за довжину видимого світла, що не дозволяє спостерігати його за допомогою світлових мікроскопів.