Ir vairāki skenēšanas mikroskopu veidi, tostarp skenējošais elektronu mikroskops, skenējošs tunelēšanas mikroskops un atomu spēka mikroskops. Parasti skenējošie mikroskopi sastāv no zondes vai elektronu stara, kas skenē parauga virsmu. Mijiedarbība starp skenēšanas mikroskopu un paraugu rada izmērāmus datus, piemēram, strāvas izmaiņas, zondes novirzi vai sekundāro elektronu veidošanos. Šos datus izmanto, lai izveidotu parauga virsmas attēlu atomu līmenī.
Skenējošais elektronu mikroskops ir viens no vairākiem skenējošo mikroskopu veidiem, ko izmanto parauga attēlošanai. Mikroskops nosaka signālus, kas rodas tā elektronu stara mijiedarbības rezultātā ar parauga virsmas atomiem. Parasti tiek ražoti vairāku veidu signāli, tostarp gaisma, rentgena stari un elektroni.
Ar šo mikroskopu var izmērīt vairākus elektronu veidus, tostarp pārraidītos elektronus, atpakaļ izkliedētos elektronus un sekundāros elektronus. Parasti skenējošajos elektronu mikroskopos ir sekundāro elektronu detektors, kas ir izkustināti elektroni, kas iegūti no primārā starojuma avota, proti, elektronu stara. Sekundārie elektroni sniedz informāciju par virsmas fizisko struktūru atomu līmenī. Parasti mikroskops attēlo 1–5 nanometru laukumu.
Skenējošie mikroskopi, kuros tiek izmantota zonde, piemēram, skenējošais tunelēšanas mikroskops, rada augstākas izšķirtspējas attēlus nekā skenējošais elektronu mikroskops. Skenējošajam tunelēšanas mikroskopam ir vadošs uzgalis, kas novietots ļoti tuvu paraugam. Sprieguma starpība starp vadošo galu un paraugu izraisa elektronu tuneli no parauga uz galu.
Elektroniem krustojoties, veidojas un tiek mērīta tunelēšanas strāva. Kustinot vadošo galu, strāva mainās, atspoguļojot augstuma vai blīvuma atšķirības parauga virsmā. Izmantojot šos datus, tiek izveidots virsmas attēls atomu līmenī.
Atomu spēka mikroskops ir vēl viens skenēšanas mikroskops ar zondi. Tas sastāv no konsoles un asa gala, kas atrodas netālu no parauga virsmas. Kad gals tuvojas paraugam, spēki starp galu un paraugu izraisa konsoles novirzīšanos. Parasti spēki ietver mehānisko kontaktspēku, van der Vālsa spēku un elektrostatisko spēku.
Parasti konsoles novirzi mēra, izmantojot lāzeru, kas ir fokusēts uz konsoles augšējo virsmu. Izliece atklāj virsmas fizisko formu noteiktā punktā. Gan paraugs, gan zonde tiek pārvietoti, lai skenētu visu virsmu. No lāzera iegūtajiem datiem tiek veidots attēls.