SMLM (Single Molecule Localization Microscopy), auch Einzelmolekül-Lokalisationsmikroskopie genannt, ist eine der Techniken zur Erzeugung superauflösender Bilder durch die Beobachtung und Lokalisierung einzelner fluoreszierender Moleküle mit einer Genauigkeit, die deutlich über der konventionellen Auflösungsgrenze Auflösung des Mikroskops deutlich höher ist. Die Lokalisierungsgenauigkeit einzelner Moleküle wird durch die Größe des Bildrauschens beeinflusst, das mit der Gesamtzahl der Photonen in dergemessenen PSF (Point Spread Function = Punktstreufunktion) abnimmt. Bei der Detektion von 10⁶ Photonen beispielsweise nähert sich die Lokalisierungsgenauigkeit der Moleküle 1 nm an. Das Prinzip der SMLM ist identisch für drei Methoden, die unabhängig voneinander entdeckt wurden – PALM (PhotoActivation Localization Microscopy), FPALM (Fluorescence PhotoActivation Localization Microscopy) und STORM (Stochastic Optical Reconstruction Microscopy), die sich voneinander durch die Art der verwendeten photoaktivierbaren Fluoreszenzmoleküle und die entsprechenden Mechanismen zur Erzeugung fluoreszierender Moleküle unterscheiden.