AFM的成象載體有很多種，如云母片、玻璃片、石墨、二氧化硅、生物膜等。生物樣品多選用云母片，因為它的解理性好，表面非常光滑平整，還可進行化學修飾。

與電鏡、X_線衍射等技術相比，AFM制樣簡單，制樣過程對樣品原始形態的影響小。在空氣或真空觀察時，可以將純化的樣品直接滴加到成象載體上，吸附一定時間后用濾紙吸干、自然晾干或氮氣吹干的方法去掉多余的水分，進行觀察。在液體中觀察時需要將樣品加入到專用的液體池中。

原子力顯微鏡可用于各種微生物形態及其活動的研究。如病毒、細菌、原蟲、支原體等。

以下僅舉幾例說明。觀察了4株金黃色葡萄球菌。無莢膜的2株細菌表面光滑，有莢膜的2株表面呈粘液狀，且通過對微莢膜形態的觀察，可以在鏡下區別這兩株細菌。

衛星煙草花葉病毒是一種球形的RNA病毒，將病毒吸附在新鮮解理的云母片上，分別在空氣中和液體中用AFM觀察。測量高度得到病毒直徑為17nm，與X_線衍射結果一致。在PH8.0以下結晶時，STMV形成正交晶體或單斜晶體，病毒顆粒的大小為17nm，當PH>8.0時，STMV結晶成立方晶體，病毒顆?！澳[脹”為18nm。

單純皰疹病毒是一種有包膜的病毒，大小約100nm。將病毒吸附在云母片上，由于脂蛋白膜的影響，病毒殼蛋白的亞結構分辨不清；用去污劑處理后再觀察，可以清楚地見到殼蛋白的結構，甚至衣殼子粒中央的孔也可見到。觀察了痘苗病毒感染單個細胞的過程。作者用膜片鉗技術中的微細吸管固定住單個培養的猴腎細胞，將痘苗病毒加入培養液中，用AFM觀察不同時間后細胞和病毒的變化。加入病毒后，細胞變得光滑柔軟，提示在這種狀態下病毒易于穿過細胞膜。2h以后，細胞表面出現一些大小不一的隆起，逐漸增大，持續90s-10min后消失，分析是參與病毒組裝的蛋白顆粒的胞吐現象。6h后，細胞表面出現更大的隆起，約200-300min寬，數分鐘后突然消失，在細胞表面留下小的“癍痕”。比較以往的研究，認定這是第一子代病毒通過胞吐作用從細胞中排出。利用與Haberle相似的裝置對痘苗病毒感染猴腎細胞進行了更長時間的觀察，確認了病毒排出細胞時的胞吐現象。