STM에서 전기 도체표면의 원자 밖에 측정할 수 없는 단점을 극복하기 위해 개발되었다. 절연물(고분자, 세라믹, 복합재료, 유리 및 생물학적 시료 등)의 표면에 원자의 크기까지 근접시켜 양자의 원자간에 힘이 작용하게 한다.
배율은 광학현미경이 최고 수천 배, 전자현미경이 최고 수십만 배인데 비해 최고 수천만 배까지 가능해 하나하나의 원자까지 상세하게 관찰할 수 있다.