Les lois de la mécanique quantique autorise une particule (par exemple un électron) à aller d'un endroit à un autre, même si au milieu il y a quelque chose qu'elle ne peut pas traverser.
La probabilité qu'à la particule de traverser décroit très vite avec la distance du "saut", mais pour de très courtes distances (de l'ordre du nanomètre) ça peut fonctionner. C'est ce qu'on appelle l'effet tunel.
Un microscope qui utilise cet effet est un microscope qui mesure le courant électrique qu'il y a entre une toute petite pointe qui se balade au dessus de ce que l'on veut observer et l'échantillon en question. Comme la pointe ne touche pas l'échantillon, tout le courant électrique est du à l'effet tunnel (des électrons qui sautent de la pointe à l'échantillon), et l'intensité du courant permet de mesurer la distance entre la pointe et l'objet. De là, en balladant la pointe, on peut établir un relevé de la surface de l'objet qu'on regarde.