纳米压痕是定量表征材料机械性能的最重要技术之一。从本质上讲，它的工作原理是将一个定好形状的硬而尖的压头顶在样品表面上。这种拉伸测试技术用于对各种材料(薄涂层、金属、陶瓷、聚合物、生物材料等)进行精确地局部纳米级表征，并且可能对非均匀表面(不同相、多孔材料、深度传感、缺陷和完整表面等)也意义重大。通过分析力-位移曲线，可以提取试样的硬度和弹性模量，而不需要像传统的宏观硬度测量那样测量残余压痕。
纳米压痕实验的一个很大的挑战是，根据经验法则，压进深度不应该超过涂层厚度的10%，以避免对底层基板的影响。 对于1-μm薄膜,这对应于最大压进为100纳米。此外，为了避免表面粗糙度对测量的影响，它应小于压痕深度的20%。对于10纳米的粗糙度，压痕的最小深度应该是50纳米。
AFM和纳米压痕相结合
纳米压痕和原子力显微镜 (AFM)可以与一个精准的定位移动台耦合在一个单一的系统中，以便进行全面的(半)自动分析。 第一步，原子力显微镜测量表面粗糙度，以帮助确定最小压痕深度。然后将样品精确定位在纳米压头下，对同一位置进行实验及机械分析。最后一个步骤，这个位置再次移动至AFM下，以描述和理解应力引起的特征，如材料堆积、下沉或压痕周围诱导的裂纹。如果观察到，这些可能会对硬度和弹性模量的数值产生影响。
在Perfler等人发表的文章中 (Inorg. Chem. 54 (2015) 683), 将 与一个Micro Materials纳米压痕系统一起使用以获得上述图像（由作者提供）。它显示了无上述任何应力导致特征的纳米压痕的残留印记。