Každý mikroskop z rodiny SPM obsahuje následující části:
- skenery –piezokeramické pohybové členy, které jednak vytvářejí měřicí rastr, jednak přibližují či oddalují sondu
- vlastní sondu – umístěnou v držáku, tvořena je zpravidla ostrým hrotem a nosnou částí, liší se dle typu mikroskopie, zprostředkovává měřicí interakci
- detektor – snímající měronosnou veličinu (proud, posunutí), někdy je přímo sondou, někdy potřebuje ještě aktivní část (např. laser)
- obvody zpětné vazby (zpravidla PID), řídicí elektroniky, záznamu a vizualizace dat, napájecí zdroje
- stolek pro upevnění a manipulaci se vzorkem (realizace hrubého posuvu)
- optický systém pro orientaci na vzorku
- pomocné části (tlumení vibrací, vakuové vývěvy, generátory mag. pole, kryostaty apod.)
Poznámka: V uvedeném schématu vykonává veškeré pohyby skener se vzorkem. V praxi však často bývá pohyblivá i sonda, a to buď ve všech směrech (vzorek je pak během měření nehybný), nebo jen v ose z. Možnost nezávislého pohybu sondy od vzorku je důležitá především pro modulační měření.
Sonda (hrot) interakcí se vzorkem mění svůj stav, který je snímán senzorem a přes obvod zpětné vazby je ovlivňováno prodloužení piezokeramiky. Změna délky je přenášena (zpravidla pomocí změny napětí na piezokeramice) do počítače, který sestavuje obraz.
(Na obrázku není znázorněno řízení obvodů počítačem ani blok zpětné vazby. Sonda není zobrazena v měřítku.)