Електронні мікроскопи з'явилися в 1930-х роках і увійшли в повсюдне вживання в 1950-х.

На малюнку зображено сучасний трансмісійний (просвічуючий) електронний мікроскоп, А на малюнку зображений шлях електронного пучка в цьому мікроскопі. В трансмісійному електронному мікроскопі електрони, перш ніж сформується зображення, проходять крізь зразок. Такий електронний мікроскоп був сконструйований першим.

Електронний мікроскоп перевернуть «догори дном» у порівнянні зі світловим мікроскопом. Випромінювання подається на зразок зверху, а зображення формується внизу. Принцип дії електронного мікроскопа по суті той же, що і світлового мікроскопа. Електронний пучок прямує конденсорних лінзами на зразок, а отримане зображення потім збільшується за допомогою інших лінз.

У таблиці підсумовані деякі подібності та відмінності між світловим і електронним мікроскопами. У верхній частині колони електронного мікроскопа знаходиться джерело електронів - вольфрамова нитка розжарення, подібна до тієї, яка є у звичайній електричній лампочці. На неї подається висока напруга (наприклад, 50 000 В), і нитка розжарення випромінює потік електронів. Електромагніти фокусують електронний пучок.

Усередині колони створюється глибокий вакуум. Це необхідно для того, щоб скоротити до мінімуму розсіювання електронів через зіткнення їх з частинками повітря. Для вивчення в електронному мікроскопі можна використовувати тільки дуже тонкі зрізи або частки, так як більш великими об'єктами електронний пучок майже повністю поглинається. Частини об'єкта, що відрізняються відносно більш високою щільністю, поглинають електрони і тому на сформованому зображенні здаються більш темними. Для фарбування зразка з метою збільшення контрасту використовують важкі метали, такі як свинець і уран.

Електрони невидимі для людського ока, тому вони направляються на флуоресціюючий екран, Який відтворює видиме (чорно-біле) зображення. Щоб отримати фотографію, екран прибирають і направляють електрони безпосередньо на фотоплівку. Отриманий в електронному мікроскопі фотознімок називається електронної мікрофотографії.

Перевага електронного мікроскопа:
1) високий дозвіл (05 нм на практиці)

Недоліки електронного мікроскопа:
1) підготовлений до дослідження матеріал повинен бути мертвим, так як в процесі спостереження він знаходиться у вакуумі;
2) важко бути впевненим, що об'єкт відтворює живу клітину у всіх її деталях, оскільки фіксація та фарбування досліджуваного матеріалу можуть змінити або пошкодити її структуру;
3) дорого коштує і сам електронний мікроскоп і його обслуговування;
4) підготовка матеріалу для роботи з мікроскопом забирає багато часу і вимагає високої кваліфікації персоналу;
5) досліджувані зразки під дією пучка електронів поступово руйнуються. Тому, якщо потрібно детальне вивчення зразка, необхідно його фотографувати.