原子力显微镜能对转录的过程进行实时观察，在加入核苷酸后，沉积到云母上的延长复合物沿着DNA模板单向移动。两个对照实验证实RNAP与DNA的相对移动与转录的实际情况相符。通过PAGE对反应产物进行分析，结果显示与云母结合的复合物具有活性，而且转录的速度与用原子力显微镜测得的近似生物分子的构象改变也是原子力显微镜的重要观察内容。将尿素酶沉积到云母上并用原子力显微镜扫描，在液池中加入尿素后发现，悬臂的垂直波动明显增加，这提示由酶活动引起的构象改变能直接通过原子力显微镜记录下来。
原子力显微镜AFM在研究分子识别中的应用分子间的相互作用在生物学领域中相当普遍，例如受体和配体的结合，抗原和抗体的结合，信息传递分子间的结合等，是生物体中信息传递的基础。原子力显微镜可作为一种力传感器来研究分子间的相互作用。生物素和抗生物素蛋白链菌素间有高亲和力，其相互作用的热力学数据也较为清楚。因而，生物素和抗生物素蛋白链菌素是原子力显微镜测定特异相互作用力的良好典型。
原子力显微镜在物质超微结构研究中的应用：原子力显微镜可以直接观察到表面缺陷、表面重构、表面吸附体的形态和位置、以及有表面吸附体引起的表面重构等。原子力显微镜可以观察许多不同材料的原子级平坦结构，例如，可以用原子力显微镜AFM对DL-亮氨酸晶体进行研究，可观察到表面晶体分子的有序排列，其晶格间距与X射线衍射数据相符。已有文献报道了关于采用原子力显微镜对APA薄膜的表面结构进行研究的内容，发现了APA表面的特殊结构，从而揭示了APA表面超微结构对半渗透性的重要意义。目前，利用原子力显微镜已获得了DNA、透析薄膜、烷烃分子、脂肪酸薄膜以及多糖等的超微结构的图象。