Os microscópios eletrônicos usam elétrons de alta velocidade no vácuo para formar imagens de amostras. Como os elétrons têm um comprimento de onda muito menor do que a luz, os microscópios eletrônicos têm uma resolução maior do que os microscópios de luz.
O microscópio eletrônico de transmissão é a primeira inovação em microscopia eletrônica. Em um microscópio eletrônico de transmissão, um feixe de elétrons de alta voltagem passa por um espécime. Alguns dos elétrons passam pelo feixe, enquanto outros se espalham. Os elétrons emergentes carregam informações sobre a estrutura da amostra, e as lentes objetivas do microscópio ampliam essas informações. Uma tela de visualização ou chapa fotográfica coleta as informações como uma imagem.
Os microscópios eletrônicos de varredura usam um feixe de elétrons para sondar e varrer uma seção retangular de uma amostra. Conforme o feixe de elétrons interage com a amostra, ele perde energia na forma de calor, luz ou raios-X que carregam informações sobre a estrutura da superfície da amostra. Como os elétrons de um microscópio eletrônico de varredura fazem a varredura da superfície em vez de passar por um espécime, os microscópios de varredura podem gerar imagens de espécimes muito mais espessos do que um microscópio eletrônico de transmissão, mesmo fazendo a varredura de organismos inteiros. Microscópios eletrônicos de varredura produzem imagens tridimensionais de artrópodes e bactérias.
A principal desvantagem dos microscópios eletrônicos é sua incapacidade de estudar organismos vivos. Os microscópios de luz fornecem excelentes informações sobre o movimento dos microrganismos, mas o vácuo necessário de um microscópio eletrônico impede o estudo de qualquer coisa viva. Além disso, os microscópios eletrônicos de transmissão geralmente exigem que as amostras estejam em seções muito finas.
