納米壓痕儀可以對各種材料的納米力學特性進行測試。搭載納米力學驅動傳感器，在測試過程中，通過壓頭對樣品施加力/載荷，來研究相應的位移。通過兩片板簧保證壓痕部件的穩定性和大的橫向剛度。另一個納米力學驅動傳感器的核心部件是電容傳感器，用來對位移進行測量，并轉換成壓力、應力和彈性模量。
傳統的壓痕測量是將一特定形狀和尺寸的壓頭在一垂直壓力下將其壓入試樣，當壓力撤除后。通過測量壓痕的斷截面面積，人們可以得到被測材料的硬度。這種測量方法的缺點之一是僅僅能夠得到材料的塑性性質，另一個缺點就是這種測量方法只能適用于較大尺寸的試樣。
新興納米壓痕方法是通過計算機控制載荷連續變化，在線監測壓深量，由于施加的是超低載荷，加上監測傳感器具有優于1nm的位移分辨率，所以，可以獲得小到納米級的壓深，特別適用于測量薄膜、鍍層、微機電系統中的材料等微小體積材料力學性能可以在納米尺度上測量材料的各種力學性質，如載荷-位移曲線、彈性模量、硬度、斷裂韌性、應變硬化效應、粘彈性或蠕變行為等。
隨著納米壓痕技術的不斷發展和完善，壓痕儀在材料力學性能的研究中得到了廣泛應用。它不但可以給出材料的硬度和彈性模量值，而且可以定量表征材料的流變應力和形變硬化特征、摩擦磨損性能、阻尼和內耗特性(包括儲存模量和損失模量值)、蠕變的激活能和應變速率敏感指數、脆性材料的斷裂韌性、材料中的殘余應力、材料中壓力誘發相變的問題、薄膜材料的力學性能等。實際上，任何一個可以從單軸拉伸和壓縮測試得到的力學性能參數都可以用壓痕的方法得到。
