单分子成像（single-molecule imaging），理学-化学-物理化学-生物物理化学-单分子成像，基于单分子探测的原理，针对个别分子定位之后形成影像的技术。单分子成像多数指的是利用荧光显微技术对于经由荧光标记后的样品进行成像的技术。其他非标记的成像方法的灵敏度也逐步提升，朝着单分子成像的目标迈进。此外，由于电子显微镜技术的蓬勃发展，利用电镜超高的分辨率对于多个分子的复合物进行原子尺度分辨率的成像也渐趋普遍。以荧光显微技术进行的单分子成像而言，最早是由E.贝齐格[注]和R.J.奇切斯特[注]在1993年使用近场光学扫描显微镜完成的。当时的技术可以观察到单个羰花青染料分子以及其偏振的方向。随着光子探测技术的进步，以及各种高灵敏度低噪声的相机的问世，只要将高灵敏度的探测器安装在配置了高数值孔径的荧光显微镜上，多数实验室都可以执行单分子荧光成像。达成单分子成像，除了硬件装备之外，也要注意控制样品本身荧光标签的浓度不能过高，否则会彼此重叠，无法分辨出单个分子的信号。