非接觸式AFM中，探針以特定的頻率在樣品表面附近振動．探針和樣品表面距離在幾納米到數十納米之間．這一距離范圍在范德華力曲線上位于非接觸區域．在非接觸區域，探針和樣品表面所受的總力很小，通常在10-12N左右。在非接觸式AFM中，探針以接近于其自身共振頻率 (一般為100kHz到400kHz)及幾納米到數十納米的振幅振動．當探針接近樣品表面時，探針共振頻率或振幅發生變化檢測器檢測到這種變化后，把信號傳遞給反饋系統，然后反饋控制回路通過移動掃描器來保持探針共振頻率或振幅恒定，進而使探針與樣品表面平均距離恒定，計算機通過記錄掃描器的移動獲得樣品表面形貌圖。