電子顯微鏡是利用高速運(yùn)動(dòng)的電子束來代替光波的一種顯微鏡。光學(xué)顯微鏡下只能清楚地觀察大于0.2 µm的結(jié)構(gòu)。而小于0.2 µm的結(jié)構(gòu)稱為亞顯微結(jié)構(gòu)（submicroscopic structures）或超微結(jié)構(gòu)（ultramicroscopic structures；ultrastructures）。要想看清這些更為細(xì)微的結(jié)構(gòu)，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的分辨率。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(fā)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。因此電子顯微鏡的分辨率遠(yuǎn)高于光學(xué)顯微鏡，目前可達(dá)0.2 nm，放大倍數(shù)可達(dá)80萬倍。

電子顯微鏡的基本要結(jié)構(gòu)包括鏡筒、真空系統(tǒng)和電源柜三部分。鏡筒主要由電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機(jī)構(gòu)等部件，自上而下地裝配成一個(gè)柱體；真空系統(tǒng)包括機(jī)械真空泵、擴(kuò)散泵和真空閥門三部分，并通過抽氣管道與鏡筒相聯(lián)接；電源柜由高壓發(fā)生器、勵(lì)磁電流穩(wěn)流器和各種調(diào)節(jié)控制單元組成。

電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中的關(guān)鍵部件。現(xiàn)代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由穩(wěn)定的直流勵(lì)磁電流通過帶極靴的線圈產(chǎn)生的強(qiáng)磁場使電子聚焦。
電子槍的作用是發(fā)射并形成速度均勻的電子束，由燈絲（陰極）、柵極和陽極（加速極）構(gòu)成。陰極管發(fā)射的電子通過柵極上的小孔形成射線束，經(jīng)陽極電壓加速后射向聚光鏡，起到對(duì)電子束加速、加壓的作用。使用中加速電壓的穩(wěn)定度要求不低于萬分之一。

電子顯微鏡按結(jié)構(gòu)和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發(fā)射式電子顯微鏡等。其中生物學(xué)研究中使用廣泛的是透射式和掃描式電子顯微鏡。前者常用于觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細(xì)微物質(zhì)結(jié)構(gòu)；后者主要用于觀察固體表面的形貌。