原子力显微镜具有超高的空间分辨率，放大倍数远远超过以往的显微镜：光学显微镜的放大倍数一般不超过1000倍;电子显微镜的放大倍数的极限也就是100万倍;而原子力显微镜的放大倍数是电子显微镜的1000倍，高达10亿倍，也就是说可以直接观察到物质的分子和原子，为人类提供了探索微观世界的理想工具。
原子力显微镜具有广泛的研究对象，原子力显微镜不仅可以对导体、半导体进行研究，还可以对绝缘体材料进行研究，如：各种金属、半导体材料、陶瓷等;另外原子力显微镜还可以对生物样品进行研究，如动植物或细菌的组织、细胞、生物大分子等。
原子力显微镜的制样过程简单易行，只需对样品稍加固定便可进行观察。而其它显微镜对观察的样品却要进行繁琐的处理，如在生命科学研究领域，电子显微镜B须对样品进行脱水、包埋、切片、染色、固定等处理;激光扫描共聚显微镜B须对样品进行特殊的荧光染色;扫描隧道显微镜要求样品的表面具有导电性，否则就得进行镀金处理。
除上述优点，原子力显微镜还具有多样的试验环境。既可以在真空中试验，也可以在大气中，甚至还可以在溶液中观察样品，同时对温度没有特殊要求，高温、低温皆可以进行。
原子力显微镜和扫描电子显微镜的对比
原子力显微镜是以扫描隧道显微镜基本原理发展起来的扫描探针显微镜。原子力显微镜可以检测很多样品，提供表面研究和生产控制或流程发展的数据，这些都是常规扫描型表面粗糙度仪及电子显微镜所不能提供的。那么这二者之间的优缺点到底有哪些呢?
原子力显微镜相对于扫描电子显微镜具有许多优点。不同于扫描电子显微镜只能提供二维图像，原子力显微镜提供真正的三维表面图。同时，原子力显微镜不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。扫描电子显微镜需要运行在高真空条件下，原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子，甚至活的生物组织。
和扫描电子显微镜(SEM)相比，原子力显微镜的缺点在于成像范围太小、速度慢，受探头的影响太大。
原子力显微镜与扫描隧道显微镜相比，由于能观测非导电样品，因此具有更为广泛的适用性。当前在科学研究和工业界广泛使用的扫描力显微镜，其基础就是原子力显微镜。