固体表面附近的几个原子层内具有许多与体内不同的性质（如化学组成、原子排列、电子状态等等）。
在表面附近，由于垂直于表面方向的晶体周期性发生中断，相应的电子密度分布也将发生变化，从而形成一空间突变的二维区域。材料的许多重要物理化学过程首先发生在这一区域，材料的许多破坏和失效也起源于表面和界面，例如金属表面氧化、腐蚀、磨损、粘接、润滑以及金属材料的脆性、断裂等均与表面或界面的特性有关。同时，由于这一突变区的存在，使材料表面产生许多新的物理化学性质。
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基于此, 世界各国通过各种处理方法使材料表面某种(些)特性突出, 或制造具有特殊性质的薄膜来改造材料或器件的功能，使之成为研制开发新材料的一种有效方法。表面分析技术随之发展起来。
为有效进行物质表面分析，上世纪30年代开始，一系列物质表面分析的探测和显微镜技术相继出现并日臻完善，为表面研究提供了良好的实验条件，其基本原理是用一个探束（光子或原子 、电子、离子等）或探针（机械加电场）去探测样品表面，并在两者相互作用时，从样品表面发射或散射电子、离子、光子及中性粒子（原子或分子）等。检测这些粒子的能量、质荷比、束流强度等就可得到样品表面的各种信息。
根据这些信息的特点，表面分析可大致分为表面形貌分析、表面成分分析和表面结构分析三类：
1.表面形貌分析指“宏观”几何外形分析，主要应用电子显微镜（TEM、SEM等）、场离子显微镜（FIM）、扫描探针显微镜（SPM，如STM、AFM等）等进行观察和分析。
2.表面成分分析包括表面元素组成、化学态及其在表层的分布(横行和纵向)测定等，主要应用X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）、电子探针、二次离子质谱（SIMS）和离子散射谱（LSS）等。
3.表面结构分析指研究表面晶相结构类型或原子排列，主要应用低能电子衍射（LEED）、光电子衍射（XPD）、扫描隧道显微镜和原子力显微镜等。
由于各种方法的原理、适用范围均有所不同，因而从不同层面给人们提供了认识微观世界的手段。
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