本发明公开了一种高分辨率表面等离子体显微镜(SPM)，该显微镜能对待测微纳样品实现高精度、高分辨率的无损检测。包括表面等离子体光学系统、位移操控系统、图像处理系统。表面等离子体光学系统通过微纳位移操作系统实现样品的聚焦以及横向方向上的逐点扫描，由图像传感器记录该点样品在显微物镜后焦面上的反射图谱，并由图像处理系统对该图谱的表面等离子体信号进行自动提取，从而实现样品特征的表征和表面形貌的重构。该显微镜在横向上可达到亚微米级别的分辨率，在纵向上可达到亚纳米级别的分辨率。