種々の材料を温度変化のなかで原子的なスケールで観察することは, 単に表面状態の結晶の成長初期過程や相変態過程をミクロスコピックに調べることのみならず, 安定した特性の材料を得るために重要である。高温下での観察は, 表面欠陥の生成メカニズムや異種原子の吸着過程の解明, 低温下での観察では超電導現象の解明など表面物性を研究するためにも関心がもたれている。ここでは, 高温下や低温下で原子レベル観察が可能になった超高真空走査型トンネル顕微鏡 (UHV-STM) の概要説明を行い, その高温での応用例として Si(111) 面での 1×1から 7×7再配列構造への相転移の観察,高温での種々の表面挙動, STM 法を用いた超微細加工法, 異種原子の吸着や成長過程, また低温観察では Si(100) 面でのダイマー列が低温でバックリングを起こす例について報告する。