1953年，英國劍橋大學的麥哲馬倫等人研制成功第一臺實用型掃描電鏡，分辨率達到50nm。

1965年，英國劍橋科學儀器公司研制成功第一臺商用掃描電鏡MarkI，其分辨率為10nm，從此揭開了掃描電鏡研發、制造和應用的開端。

原子力顯微鏡是在1986年由掃描隧道顯微鏡(ScanningTunnelingMicroscope)的發明者之一的葛賓尼(GerdBinnig)博士在美國斯坦福大學與C.FQuate和C.Gerber等人研制成功的。

掃描隧道顯微鏡的工作原理非常簡單。一個小電荷被放在探頭上，電流從探頭流出，穿過材料，到達下表面。當探針通過單個原子時，通過探針的電流發生變化，這些變化被記錄下來。

電流在流經一個原子時漲落，從而非常詳細地描繪出它的輪廓。經過多次流動后，人們可以通過繪制電流的波動得到構成網格的單個原子的美麗圖畫。

原子力顯微鏡簡稱AFM，是掃描探針顯微鏡SPM家族中最重要的一種。

因為掃描電鏡的發明比原子力顯微鏡早了將近30年，所以人們對掃描電鏡的了解與熟悉比原子力顯微鏡更勝一籌。

從上圖可以看出，相對于掃描電鏡，原子力顯微鏡具有許多優點。不同于電鏡只能提供二維圖像，原子力顯微鏡提供真正的三維表面圖。同時，AFM不需要對樣品作任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉的傷害。第三，電鏡需要運行在高真空條件下，而原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環境下都可以良好工作。這樣可以用AFM來研究生物樣品，甚至活的生物組織。而原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡相比，由于能觀測非導電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。和掃描電鏡(SEM）相比，AFM的不足在于成像范圍小，速度慢，受探頭的影響太大。

可以說，原子力顯微鏡是盲人摸像，利用一根探針以光柵線方式掃描樣品表面，通過檢測探針與樣品間相互作用力來表征樣品表面三維形貌特征并獲得圖像。這根探針就好比盲人手中的盲杖，探索著路面的高高低低，盲人用盲杖探索出來的路面高低起伏的信息，匯聚在大腦中，因為探索而得知了馬路表面的三維形貌，盲杖代替了雙眼，讓盲人心中有路，腳下無憂。隨著科學技術的發展，生命科學開始向定量科學方向發展。大部分實驗的研究重點已經變成生物大分子，特別是核酸和蛋白質的結構及其相關功能的關系。因為原子力顯微鏡的工作范圍很寬，可以在自然狀態（空氣或者液體）下對生物醫學樣品直接進行成像，分辨率也很高。因此，原子力顯微鏡已成為研究生物醫學樣品和生物大分子的重要工具之一。

最新進展：2021年6月16日，來自美國紐約威爾康奈爾醫學院的SimonScheuring教授帶領團隊在Nature發表論文，報道了他們所開發的一種新型顯微技術，文章的標題就正是該顯微技術的名稱：Localizationatomicforcemicroscopy「定位原子力顯微術（LAFM）」。該研究通過優化算法，將原子力顯微鏡（AFM）的分辨率帶到一個全新的高度。