1927年，徳布羅意發表的論文中揭示了電子這種本認為是帶有電荷的物質粒子的波動特性。TEM研究組直到1932年才知道了這篇論文，隨后，他們迅速的意識到了電子波的波長比光波波長小了若干數量級，理論上允許人們觀察原子尺度的物質。1932年四月，魯斯卡建議建造一種新的電子顯微鏡以直接觀察插入顯微鏡的樣品，而不是觀察格點或者光圈的像。通過這個設備，人們成功的得到了鋁片的衍射圖像和正常圖像，然而，其超過了光學顯微鏡的分辨率的特點仍然沒有得到完全的證明。直到1933年，通過對棉纖維成像，才正式的證明了TEM的高分辨率。然而由于電子束會損害棉纖維，成像速度需要非常快。
1936年，西門子公司繼續對電子顯微鏡進行研究，他們的研究目的使改進TEM的成像效果，尤其是對生物樣品的成像。此時，電子顯微鏡已經由不同的研究組制造出來，如英國國家物理實驗室制造的EM1設備。1939年，第一臺商用的電子顯微鏡安裝在了I. G Farben-Werke的物理系。由于西門子公司建立的新實驗室在第二次世界大戰中的一次空襲中被摧毀，同時兩名研究人員喪生，電子顯微鏡的進一步研究工作被極大的阻礙。