硬度测试方法使用压头探针，探针在特定的负载下移位到表面。缩进通常具有定义的驻留时间。在传统的机械测试中，通过测量压痕的大小或深度来确定硬度。硬度测试分为宏观硬度和微观硬度两个量程。宏硬度包括施加载荷超过1公斤或大约10牛顿(N)的测试。微硬度，施加载荷低于10牛顿(N)的测试，通常用于小样品、薄样品、电镀表面或薄膜。两种最常用的显微硬度测试技术是维氏硬度测试和努氏硬度测试。
为了获得更准确和可重复的结果，显微硬度测试需要考虑样品大小、制备和环境的影响。样品必须适合样品台，并与压头尖端垂直。极其粗糙的表面可能会降低压痕数据的准确性；建议采用经验证的样品抛光方法。显微硬度计需要与振动隔离。对于具有多个相或粒度变化的样品，需要统计数据。
传统的显微硬度测试方法对压痕进行光学分析，将数据与操作员偏差进行卷积。与维氏或努氏硬度试验方法不同，仪器压痕使用三面锥体（Berkovich）压头。这种形状允许尖端在理论上设计成一个原子点。使用高负载纳米压头进行显微硬度测试，力范围高达1牛顿（N），使用动态测量的压痕阵列仪器化压痕可产生无与伦比的准确可靠的显微硬度数据，且无操作员偏差。
维氏硬度
维氏硬度试验使用压入表面的维氏压头（下图）施加规定的力。力通常保持10秒。压痕完成后，对产生的压痕进行光学分析，以测量对角线的长度，从而确定压痕的尺寸。
该方法存在一定程度的操作员偏差，尤其是在施加荷载的较低范围内。根据ASTM E384-11，压痕对角线的长度应大于17微米。对于涂层样品，本试验对于厚度小于60微米的涂层无效。
对于许多类型的样品，接触深度(hC)与位移深度(h)并不相同，因为在压痕过程中，周围的材料会发生弹性偏转，如图(左)所示。除了上述样品和环境因素外，这种影响还会影响显微硬度数据的准确性和精度。
努氏硬度
努普硬度测试也是一种显微硬度技术，类似于维氏硬度测试方法。努普压头是用来压入表面以测量硬度的。然而，Knoop压头的形状与用于显微硬度的Vickers压头或用于纳米压头的Berkovich压头不同。Knoop压头的形状更细长或矩形。努普硬度测试法通常用较轻的负载进行显微硬度测试，需要仔细的样品制备。努氏硬度测试适用于需要紧靠或在样品边缘压痕的样品，这两者都得益于不同的探头形状。
在指定的停留时间内施加指定荷载。与维氏硬度法相比，努氏试验法仅使用长轴。然后使用图表将产生的压痕测量值转换为努氏硬度值。对于此处所示的努氏压头探头，角度为d=172.50°和g=130.00°。
由于较低的应用负载范围的限制，薄膜的有效性问题，以及纳米技术的增加导致更小的尺寸，微和纳米压痕方法已经开发出来。