电子显微镜使用电子束而非可见光来成像，这是其高分辨率的关键。电子的波长比可见光短得多，根据波粒二象性原理，高速电子的波长可达0.0053至0.0037纳米。由于显微镜的分辨率受其使用的波长的，因此电子显微镜能够提供比光学显微镜更精细的图像。在电子显微镜中，透射电子显微镜和扫描电子显微镜是两种常见类型。透射电子显微镜通过将电子束穿透样品并用电子透镜成像放大来获得样本的内部结构信息。其分辨率主要受电子束波长和样品厚度的影响。而扫描电子显微镜则是通过聚焦电子束扫描样品表面并检测激发出的次级电子来成像，其分辨率主要取决于电子束在样品表面上的直径。