在光學顯微鏡下無法看清小于0.2μm的細微結構，這些結構稱為亞顯微結構（submicroscopic
structures）或超微結構（ultramicroscopic
structures；ultrastructures）。要想看清這些結構，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。1932年ruska發明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡（transmission
electron
microscope，tem），電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，并且電子束的波長與發射電子束的電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長越短。目前tem的分辨力可達0.2nm。
電子顯微鏡與光學顯微鏡的成像原理基本一樣，所不同的是前者用電子束作光源，用電磁場作透鏡。另外，由于電子束的穿透力很弱，因此用于電鏡的標本須制成厚度約50nm左右的超薄切片。這種切片需要用超薄切片機（ultramicrotome）制作。電子顯微鏡的放大倍數最高可達近百萬倍、由電子照明系統、電磁透鏡成像系統、真空系統、記錄系統、電源系統等5部分構成，如果細分的話：主體部分是電子透鏡和顯像記錄系統，由置于真空中的電子槍、聚光鏡、物樣室、
物鏡、衍射鏡、中間鏡、
投影鏡、熒光屏和照相機。
電子顯微鏡是使用電子來展示物件的內部或表面的顯微鏡。
高速的電子的波長比可見光的波長短（波粒二象性），而顯微鏡的分辨率受其使用的波長的限制，因此電子顯微鏡的分辨率（約0.1納米）遠高于光學顯微鏡的分辨率（約200納米）。