生物型原子力顯微鏡的三種操作模式如下：
 

　　1、接觸式：
 

　　利用探針的針尖與待測物表面之原子力交互作用(一定要接觸)，使非常軟的探針臂產(chǎn)生偏折，此時用特殊微小的雷射光照射探針臂背面，被探針臂反射的雷射光以二相的photodiode(雷射光相位偵檢器)來記錄雷射光被探針臂偏移的變化，探針與樣品間產(chǎn)生原子間的排斥力約為10-6至10-9牛頓。
 

　　2、非接觸式：
 

　　為了解決接觸式AFM可能損壞樣品的缺點，便有非接觸式AFM被發(fā)展出來，這是利用原子間的長距離吸引力─范德華力來運作。探針必需不與待測物表面接觸，利用微弱的范德華力對探針的振幅改變來回饋。探針與樣品的距離及探針振幅需遵守范德華力原理，因此造成探針與樣品的距離不能太遠，探針振幅不能太大(約2至5nm)，掃描速度不能太快等限制。樣品置放于大氣環(huán)境下，濕度超過30%時，會有一層5至10nm厚的水分子膜覆蓋于樣品表面上，造成不易回饋或回饋錯誤。
 

　　3、輕敲式AFM：
 

　　將非接觸式AFM加以改良，拉近探針與試片的距離，增加探針振幅功能(10～300KHz)，其作用力約為10-12牛頓，Tappingmode的探針有共振振動，探針振幅可調(diào)整而與材料表面有間歇性輕微跳動接觸，探針在振蕩至波谷時接觸樣品，由于樣品的表面高低起伏，使得振幅改變，再利用回饋控制方式，便能取得高度影像。