Podstawy działania Układ nano-FTIR składa się z szerokopasmowego źródła promieniowania elektromagnetycznego oraz spektrometru FTIR opartego na asymetrycznym interferometrze Michelsona, w którym na końcu jednego z ramion znajduje się sonda mikroskopu sił atomowych. Zastosowanie układu interferometrycznego pozwala znacząco zwiększyć skuteczność detekcji sygnału rozproszonego w wyniku konstruktywnej interferencji z wiązką odniesienia oraz umożliwić jednoczesny pomiar takich wielkości jak amplituda s i faza φ bliskiego pola, które związane są z lokalnymi właściwościami optycznymi badanego materiału. mały|370x370px|Schemat budowy układu nano-FTIR
Zastosowanie mikroskopu AFM w urządzeniu umożliwia jednoczesne rejestrowanie topografii powierzchni oraz widm absorpcji w podczerwieni z rozdzielczością przestrzenną zależną wyłącznie od średnicy ostrza sondy i znacząco przekraczającą limit dyfrakcyjny (do 10 nm). W tym celu ostrze AFM, pokryte metaliczną warstwą, oświetlane jest przez polichromatyczne źródło podczerwieni, co powoduje wytworzenie tzw. nano-ogniska (z ang. nano-focus).