微細な先端をもつ探針を走査して物質表面をなぞり、形状を明らかにする。像の細やかさ(分解能)は、探針の曲率半径が大きく影響する。通常のシリコン探針は、曲率~20ナノメートル程度だが、カーボンナノチューブを先端に取り付けた探針を用いれば、より高分解能が実現する。また、平らな基板上に配置したナノ物質単体を、探針を使って動かすことができるので、一本の探針を使って観察とナノ物質操作の両方が行える。