Przykładowo, dla dodatkowego wierzchołka sondy położonego wyżej powierzchni o 0,1 nm niż główne ostrze, wartość gęstości prądu tunelowania spada praktycznie o rząd wielkości, przez co nie jest rejestrowany.
400px Rysunek 1. Zasada działania mikroskopu STM.
Elektrony tunelują z ostrza przez powietrze (lub próżnię) do próbki lub odwrotnie w zależności od kierunku przyłożonego napięcia. Wartość prądu tunelowego zależy silnie (wykładniczo) od szerokości bariery potencjału, w tym przypadku jest to odległość ostrza od najbliższych atomów (a nawet powłok atomowych) próbki. Typowe wartości prądu są rzędu 0,1–10 nA, a analiza tak małych prądów wymaga dokładnej i niskoszumnej aparatury.
Komputer analizuje i zapamiętuje mapę prądów tunelowych dla każdego punktu próbki i na tej podstawie tworzony jest później obraz próbki.
W przypadku badania substancji zbudowanych z różnych atomów (nie pierwiastków) wartość prądu zależy od siły wiązania elektronu przez atom (praca wyjścia). Pomiar tego prądu pozwala obrazować strukturę atomową powierzchni próbki. Wartość prądu tunelowego dostarcza informacji o wartości potencjału, jaki czuje elektron opuszczający powierzchnię próbki.