单分子操作（single-molecule manipulation），理学-生物学-生物物理学，采用先进的物理和生物物理方法及手段，在单个分子水平上对生物大分子进行原位、实时和动态的检测，以及在此基础上进行的操作。由于避免了宏观体系的平均效应，单分子检测和操作能够提供更加详细而精准的生物分子信息，从而实现对单分子的直接操作，如DNA的拉伸、切割、分离、解旋以及蛋白去折叠等。单分子操作过程主要包括两个部分，对生物分子施加10-12～10-9牛范围内的微小作用力，以及检测生物分子在受到此力作用后的变化。