由于电子的波长远远小于可见光，电子显微镜能够突破光学显微镜的分辨率极限，实现更高倍数的放大和更精细的成像。如今，电子显微镜已经发展出多种类型，包括透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）和扫描透射电子显微镜（Scanning Transmission Electron Microscope，STEM）等，它们各自具有特的特点和应用领域。
例如，通过 TEM 研究材料的微观结构，可以深入了解材料的性能和行为，为新材料的设计和开发提供关键的信息。在生物学中，TEM 可以用于观察细胞的超微结构，如细胞器的形态和分布、病毒的结构等，为生命科学的研究提供了有力的工具。
电子枪发射出的电子经过加速和聚焦后，形成一束狭窄而高能的电子束。在电子束与样品相互作用的过程中，会产生多种信号，如透射电子、二次电子、背散射电子、特征 X 射线等。这些信号被探测器接收和处理，然后通过计算机系统转化为图像。
