光镊使用高度聚焦的激光束在三维空间中捕获和操纵介电颗粒。该技术利用梯度力（将粒子拉向光束焦点）与散射力（沿光束轴推动粒子）的平衡。由此产生的光阱可捕获从数十纳米到数十微米的颗粒，力最高可达数百皮牛顿。

力通过使用后焦面干涉术检测捕获粒子偏离阱中心的位移来测量。位置敏感检测器记录捕获激光或单独探测光束的偏转。阱刚度通过分析布朗运动功率谱或施加已知粘性阻力来校准。位移灵敏度达到0.1 nm，力灵敏度达到0.1 pN。

光镊用于研究分子马达，如驱动蛋白、肌球蛋白和动力蛋白，它们沿着细胞骨架丝状体移动时产生皮牛顿力。通过将马达蛋白连接到捕获微珠上并测量其步进运动，研究人员可确定步长、力产生和ATP耦合效率。

在蛋白质和核酸折叠研究中，光镊对单个分子施加张力。力-伸展曲线报告折叠结构域的机械稳定性、解折叠中间体和折叠途径。RNA聚合酶转录、核糖体翻译和DNA解旋酶解旋通过向核酸底物施加力进行研究。

双阱光镊（哑铃构型）使用两个光阱固定单个分子的两端，消除了表面附着假象。温控载物台和微流控样品递送可实现快速缓冲液交换和受控生化条件。