本发明公开了一种基于扫描探针的纳米颗粒三维操控装置及方法。该装置包括一个导电且表面镀有低表面能涂层的扫描探针，以及扫描模块和观测模块。利用观测模块观测扫描探针及纳米颗粒的位置；扫描模块根据观测模块收集的位置图像，将扫描探针移动到纳米颗粒的附近，并通过在探针表面施加电压信号来调控探针与纳米颗粒之间的相互作用，最终可以实现三维空间上单个纳米颗粒的拾取、转移和放置。本发明通过对扫描探针的电压信号进行调控，进而引入介电泳力实现对其表面能的调节，能够高效可控地重复实现对纳米颗粒的操控。