یکی از بزرگترین و قوی ترین میکروسکوپ های ساخته شده که قدرت تفکیک بسیار بالایی دارد میکروسکوپ الکترونی TEM است که در ادامه در مورد این میکروسکوپ توضیحاتی ارائه شده است.

اساس عملکرد این میکروسکوپ مشابه میکروسکوپ‌های نوری است با این تفاوت که به جای پرتوی نور، در آن از پرتوی الکترون استفاده می‌شود. آنچه که می‌توان با کمک میکروسکوپ نوری مشاهده کرد، بسیار محدود است در حالی که با استفاده از الکترون‌ها به جای نور، این محدودیت از بین می‌رود. وضوح تصویر در TEM هزار برابر بیشتر از یک میکروسکوپ نوری است.

با استفاده از TEM می‌توان جسمی به اندازه چند آنگستروم را مشاهده کرد. برای مثال می‌توانید اجزای موجود در یک سلول یا مواد مختلف در ابعادی نزدیک به اتم را مشاهده کنید.

در واقع TEM نوعی پروژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو است که در آن پرتویی از الکترون‌ها از تصویر عبور داده می‌شود. الکترون‌هایی که از جسم عبور می‌کنند به پرده فسفرسانس برخورد کرده سبب ایجاد تصویر از جسم روی پرده می‌شوند. قسمت‌های تاریک‌تر بیانگر این امر هستند که الکترون‌های کمتری از این قسمت جسم عبور کرده‌اند (این بخش از نمونه چگالی بیشتری دارد) و نواحی روشن‌تر مکان‌هایی هستند که الکترون بیشتری از آنها عبور کرده است (بخش‌های با چگالی کمتر).

اولین بار در سال ۱۹۲۵ لوئی دوبروی (louis de Broglie) تئوری موجی بودن الکترون با طول موجی کمتر از نور مرئی را مطرح نمود. در سال ۱۹۳۱ نول و رسکا (knoll &Ruska) با استفاده از این اصل اولین نمونه آزمایشی میکروسکوپ الکترونی را ارائه نمودند. در سال ۱۹۳۳ رسکا میکروسکوپ الکترونی معرفی کرد که وضوح آن برای اولین بار از میکروسکوپ نوری فراتر رفته بود. در سال ۱۹۳۸ نیز برای اولین بار نمونه تجاری میکروسکوپ الکترونی در دانشگاه تورنتو ساخته شد.

این دسته از میکروسکوپ‌ها شامل تجهیزاتی از جمله تفنگ الکترونی، عدسی های متمرکز کننده، عدسی های شیئی، عدسی های پراش، عدسی های حد واسط، عدسی های پروژکتوری، سیستم خلا، دوربین و غیره در ستون میکروسکوپ است.