多層壓電陶瓷由數層壓電材料組成，與內部電極交錯排列。內部電極相繼定位為正極和負極，所有正電極都連接到組件一側的一個外部電極。負極連接在組件的另一側。與單層壓電陶瓷相比，多層壓電陶瓷的很大優勢在于，在實現與單層壓電陶瓷相同的位移時，可以減少施加的電壓。單層壓電陶瓷的位移等于壓電常數 d33 乘以電壓，多層壓電陶瓷的位移等于壓電常數 d33 乘以電壓乘以層數。

掃描隧道顯微鏡（STEM）使用了壓電陶瓷技術，掃描隧道顯微鏡要控制針尖在樣品表面進行高精度的掃描，用普通機械的控制是很難達到這一要求的。壓電陶瓷材料能以簡單的方式將 1mV-1000V 的電壓信號轉換成十幾分之一納米到幾微米的位移。

多層壓電陶瓷器件品質要求較高，其內部多層結構需要使用掃描電鏡（SEM）觀察，例如每一層陶瓷是否有缺陷，多層陶瓷的厚度是否均勻，作為電極的銀層是否覆蓋均勻，這些結構影響著器件的使用壽命。