میکروسکوپ فلورسانس بازتاب داخلی (TIRFM) میکروسکوپی است که ناحیه نازکی از یک نمونه، معمولا کمتر از 200 نانومتر قابل مشاهده است. در زیست شناسی سلولی و مولکولی، تعداد زیادی از رویدادهای مولکولی در سطوح سلولی مانند چسبندگی سلولی، اتصال سلول ها توسط هورمون ها، ترشح انتقال دهنده های عصبی و دینامیک غشا با میکروسکوپ های فلورسانس معمولی مورد مطالعه قرار گرفته است.با این حال، فلوروفورهایی که به سطح نمونه و محیط اطراف آن متصل هستند، در حالت تعادل قرار دارند.هنگامی که این مولکول ها با یک میکروسکوپ فلورسنت معمولی تحریک و تشخیص داده می شوند، فلورسانس حاصل از فلوروفورهایی که به سطح متصل هستند اغلب به علت جمعیت بسیار بیشتر مولکول ها نسبت به فلورسنس پس زمینه غالب می شود.TIRFM منجر به تحریک انتخابی فلوروفورها مقید به سطح می شود، در حالی که مولکول های غیر مقید برانگیخته نشده و فلورسانس نمی دهند.به علت انتخاب سطحی کوچکتر از میکرون، TIRFM تبدیل به ابزاری برای بررسی و تشخیص تک مولکول ها شده است.