大気中で原子観察が可能な顕微鏡として，走査トンネル顕微鏡（STM）があるが，導電性物質しか取り扱えないという欠点があるため，この点を改良した顕微鏡のこと。微細な探針を持つ梁を物体表面に無限に近づけていくと，ある種の引力（ファン・デル・ワールス力等）や強い原子間斥力が働く。この２つの力が釣り合う位置に探針を制御して表面をなぞれば，原子の大きさの分解能で表面形状や，表面の磁気的あるいは電気的性質まで測定できる。また探針を１gの100万分の１程度の軽い力で表面に接触させてなぞるものも，広い意味で原子力間顕微鏡とされている。