納米硬度計有兩種，壓痕硬度和劃痕硬度兩種工作模式。在這兩種工作模式中，壓痕或劃痕深度可以通過系統控制在微米甚至納米尺度，所以硬度計是進行電子薄膜、各類涂層、材料表面及其力學性能檢測的理想手段。在具體檢測中，不需要對基體表層進行剝離，就可以將材料表層力學性質空間分布予以直接給出，比如焊點和附近的材料力學性質予以直接檢測。

納米壓痕法也可以被稱為深度敏感壓痕法，其原理是經過電腦控制載荷的連續變化，并且在線檢測其壓入深度。常用的壓痕檢測通常包括兩個進程，也就是加載及卸載進程。在加載進程中，給壓頭施加外載荷，使之壓入樣品的外表，隨著載荷值的增加，壓頭壓入樣品的深度也會隨著增加，當載荷的值達到最大的時候，把外載荷移除，樣品的外表會存在著殘留的壓痕的痕跡。通過力傳感器、位移傳感器，可將以上進程中的材料表面被壓入深度和負載數據進行記錄，形成力-位移關系。并通過計算機算法進行最終硬度測算。