Skenirajući sondni mikroskop je bilo koji od nekoliko mikroskopa koji proizvode trodimenzionalne slike površine s vrlo visokim detaljima, uključujući atomsku skalu. Ovisno o korištenoj tehnici mikroskopa, neki od ovih mikroskopa također mogu mjeriti fizička svojstva materijala, uključujući električnu struju, vodljivost i magnetska polja. Prvi mikroskop za skeniranje sonde, nazvan skenirajući tunelski mikroskop (STM), izumljen je ranih 1980-ih. Izumitelji STM-a su nekoliko godina kasnije dobili Nobelovu nagradu za fiziku. Od tada je izmišljeno nekoliko drugih tehnika, utemeljenih na istim osnovnim principima.
Sve tehnike mikroskopije skenirajuće sonde uključuju malo skeniranje površine materijala oštrim vrhom, budući da se podaci digitalno prikupljaju iz skeniranja. Vrh sonde za skeniranje mora biti manji od obilježja na površini koja se skenira, kako bi se proizvela točna slika. Ovi se savjeti moraju mijenjati svakih nekoliko dana. Obično se postavljaju na konzole, a u mnogim SPM tehnikama se mjeri pomicanje konzole kako bi se odredila visina površine.
Kod skenirajuće tunelske mikroskopije, električna struja se primjenjuje između vrha skeniranja i površine koja se snima. Ova struja se održava konstantnom podešavanjem visine vrha, čime se stvara topografska slika površine. Alternativno, visina vrha može biti konstantna dok se promjenjiva struja mjeri kako bi se odredila visina površine. Budući da ova metoda koristi električnu struju, primjenjiva je samo na materijale koji su vodiči ili poluvodiči.
Nekoliko vrsta skenirajućih probnih mikroskopa spada u kategoriju mikroskopije atomske sile (AFM). Za razliku od skenirajuće tunelske mikroskopije, AFM se može koristiti na svim vrstama materijala, bez obzira na njihovu vodljivost. Sve vrste AFM-a koriste neko neizravno mjerenje sile između vrha skeniranja i površine za proizvodnju slike. To se obično postiže mjerenjem progiba konzole. Različite vrste mikroskopa atomske sile uključuju kontaktni AFM, beskontaktni AFM i povremeni kontaktni AFM. Nekoliko razmatranja određuje koja je vrsta mikroskopije atomske sile najbolja za određenu primjenu, uključujući osjetljivost materijala i veličinu uzorka koji se skenira.
Postoji nekoliko varijacija osnovnih tipova mikroskopije atomske sile. Mikroskopija lateralne sile (LFM) mjeri silu uvijanja na vrhu za skeniranje, što je korisno za mapiranje površinskog trenja. Mikroskopska kapacitivnost skeniranja koristi se za mjerenje kapacitivnosti uzorka uz istovremenu proizvodnju AFM topografske slike. Vodljivi mikroskopi atomske sile (C-AFM) koriste vodljivi vrh slično kao i STM, čime se proizvode AFM topografska slika i mapa električne struje. Mikroskopija modulacije sile (FMM) koristi se za mjerenje elastičnih svojstava materijala.
Postoje i druge tehnike mikroskopa skenirajuće sonde za mjerenje svojstava koja nisu trodimenzionalna površina. Za mjerenje električnog naboja na površini koriste se mikroskopi s elektrostatskom silom (EFM). Oni se ponekad koriste za testiranje mikroprocesorskih čipova. Skenirajuća termalna mikroskopija (SThM) prikuplja podatke o toplinskoj vodljivosti, kao i mapiranje topografije površine. Mikroskopi magnetske sile (MFM) mjere magnetsko polje na površini zajedno s topografijom.