تعتمد طرق التصوير في علم الكيمياء الفيزيائية على نوع الشريحة المستخدمة والعينة المراد دراستها، ومن بين أهم الطرق:
1- التصوير بالمجهر الإلكتروني: يتضمن استخدام شعاع من الإلكترونات المصطدمة بسطح العينة وتوليد صورة ثلاثية الأبعاد من نماذج سطح العينة.
2- التصوير بالمجهر البصري: يتم فيه استخدام الضوء المرئي لتسجيل الصور ويستخدم عادة في دراسة البلورات.
3- التصوير بالأشعة السينية: يتم فيه استخدام الأشعة السينية المنبعثة من العينة لتوليد صورة ثلاثية الأبعاد للتركيب الداخلي للعينة.
4- التصوير بالمجهر الأسكندرية: هو نوع من التصوير الضوئي فيه يتم تسجيل الإشارة المحسَّسة من كمرا جهاز المجهر رقميًا، وتحويلها إلى صورة ثنائية الأبعاد للعينة.