Een scanning tunneling microscoop (STM) is een apparaat dat beelden verkrijgt van de atomen op de oppervlakken van materialen. De STM is geen optische microscoop; in plaats daarvan werkt het door het detecteren van elektrische krachten met een sonde die taps toeloopt tot een punt met slechts een enkele atoomdoorsnede.
De sonde in de STM veegt over het oppervlak waarvan een beeld moet worden verkregen. De elektronenschillen, of wolken, die de atomen op het oppervlak omgeven, produceren onregelmatigheden die door de sonde worden gedetecteerd en door een computer in kaart worden gebracht in een beeld. De resolutie van het beeld is in de orde van een nanometer (1 nm) of minder, waarbij 1 nm = 0,000000001 meter = 10-9 m.
De STM heeft toepassingen in de moleculaire wetenschap, ook bekend als nanotechnologie. Hij kan worden gebruikt om atomen afzonderlijk te bewegen, maar ook om hogeresolutiekaarten van materiaaloppervlakken te maken.