Основними конструктивними складовими атомно-силового мікроскопа є:
Залежно від конструкції мікроскопа можливий рух зонда щодо нерухомого зразка або рух зразка, щодо закріпленого зонда.
Маніпулятори діляться на дві групи. Перша група призначена для "грубого" регулювання відстані між кантільовери і зразком (діапазон руху порядку сантиметрів), друга - для прецизійного переміщення в процесі сканування (діапазон руху порядку мікрон).
Як прецизійних маніпуляторів (або сканерів) використовуються елементи з п'єзокераміки. Вони здатні здійснювати перемещанія на відстані порядку ангстрем, проте їм притаманні такі недоліки, як термодрейф, нелінійність, гістерезис, крип.
Існує декілька можливих систем:
-Оптична (включає лазер і фотодіод, найбільш поширена)
-Інтерферометрична (складається з лазера і оптоволокна)
-Ємнісна (вимірюється зміна ємності між кантільовери і розташованої вище нерухомою пластиною)
-Тунельна (історично перша, реєструє зміну тунельного струму між проводять кантільовери і розташованої вище тунельної голкою)