В атомному силовому мікроскопі поверхню сканує тонкий щуп, розташований на кінці консольної балки, яку називають [[кантилевер]]ом. Високоточне переміщення щупа забезпечують [[п'єзокристалиєзоелектрик|п'єзокристалєзоелектричні]]ічні елементи, які змінюють свою довжину в залежності від прикладеної [[напруга|напруги]]. Рухаючись над нерівною поверхнею, щуп підіймається і опускається, і ці дуже малі вертикальні переміщення детектуються за допомогою лазерного променя, який падає на верхню поверхню консольної балки з прикріпленим [[дзеркало]]м. Хоча вертикальні переміщення дзеркала дуже малі, відбитий від нього промінь відхиляється на кут, досить значний, щоб його можна було виміряти за допомогою фотодетектора. Отриманий сигнал аналізується за допомогою електроніки й перетворюється в зображення поверхні.
