Mikroskop s skenirno sondo je kateri koli od več mikroskopov, ki proizvajajo tridimenzionalne površinske slike z zelo visokimi podrobnostmi, vključno z atomskim merilom. Odvisno od uporabljene mikroskopske tehnike lahko nekateri od teh mikroskopov merijo tudi fizikalne lastnosti materiala, vključno z električnim tokom, prevodnostjo in magnetnimi polji. Prvi mikroskop skenirne sonde, imenovan skenirni tunelski mikroskop (STM), je bil izumljen v zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Izumitelji STM so nekaj let pozneje prejeli Nobelovo nagrado za fiziko. Od takrat je bilo izumljenih več drugih tehnik, ki temeljijo na istih osnovnih načelih.
Vse tehnike mikroskopije s skenirno sondo vključujejo majhno skeniranje površine materiala z ostro konico, saj se podatki digitalno pridobijo s skeniranjem. Konica sonde za skeniranje mora biti manjša od značilnosti na površini, ki jo skenirate, da ustvarite natančno sliko. Te nasvete je treba zamenjati vsakih nekaj dni. Običajno so nameščeni na konzolah, pri mnogih tehnikah SPM pa se gibanje konzole meri za določitev višine površine.
Pri skenirni tunelski mikroskopiji se električni tok dovaja med optično konico in površino, ki se slika. Ta tok se ohranja konstanten s prilagajanjem višine konice, s čimer se ustvari topografska slika površine. Druga možnost je, da višina konice ostane konstantna, medtem ko se meri spreminjajoči se tok, da se določi višina površine. Ker ta metoda uporablja električni tok, je uporabna samo za materiale, ki so prevodniki ali polprevodniki.
Več vrst skenirnih sondnih mikroskopov spada v kategorijo mikroskopije z atomsko silo (AFM). Za razliko od skenirajoče tunelske mikroskopije se AFM lahko uporablja na vseh vrstah materialov, ne glede na njihovo prevodnost. Vse vrste AFM za izdelavo slike uporabljajo posredno merjenje sile med konico skeniranja in površino. To se običajno doseže z merjenjem upogiba konzole. Različne vrste mikroskopov z atomsko silo vključujejo kontaktni AFM, brezkontaktni AFM in intermitentni kontaktni AFM. Več premislekov določa, katera vrsta mikroskopije z atomsko silo je najboljša za določeno aplikacijo, vključno z občutljivostjo materiala in velikostjo vzorca, ki ga je treba skenirati.
Obstaja nekaj različic osnovnih vrst mikroskopije z atomsko silo. Mikroskopija bočne sile (LFM) meri zavojno silo na konici skeniranja, kar je uporabno za preslikavo površinskega trenja. Skenirna kapacitivnostna mikroskopija se uporablja za merjenje kapacitivnosti vzorca ob hkratnem ustvarjanju topografske slike AFM. Prevodni mikroskopi z atomsko silo (C-AFM) uporabljajo prevodno konico podobno kot STM, s čimer ustvarijo topografsko sliko AFM in zemljevid električnega toka. Za merjenje elastičnih lastnosti materiala se uporablja modulacijska mikroskopija (FMM).
Za merjenje lastnosti, ki niso tridimenzionalne površine, obstajajo tudi druge tehnike mikroskopa s skenirno sondo. Za merjenje električnega naboja na površini se uporabljajo elektrostatični mikroskopi (EFM). Ti se včasih uporabljajo za testiranje mikroprocesorskih čipov. Skenirna termična mikroskopija (SThM) zbira podatke o toplotni prevodnosti in kartiranje topografije površine. Magnetni mikroskopi (MFM) merijo magnetno polje na površini skupaj s topografijo.