电子显微术的主要电子光学仪器。主体部分是电子透镜和显像记录系统，由置于真空中的电子枪、聚光镜、物样室、物镜、衍射镜、中间镜、投影镜、荧光屏和照相机等组成。与光学显微镜的结构完全类似（见图）。data/attachment/portal/201111/06/153223soo31h9o9pxoo9wx.jpg透射电子显微镜的工作原理是一单色、单向、均匀而高速的微电子束，用薄试样相互作用时，束中的部分电子激发出与试样相关的二次电子、背散射电子、特征X射线和俄歇电子等信息。穿过试样的电子束,被散射偏离原有方向的叫散射电子束，未被散射的叫透射电子束。这两类电子束皆可用于成像。能获得衬度完全相反的两种像──取透射电子束经过物镜聚焦的像叫明场像；取散射电子束经过物镜聚焦的像叫暗场像。再经过中间镜和投影镜的多级放大，最终将欲观测的图像呈现在荧光屏上。
现代的高分辨率透射电镜,能分辨0.1纳米以下的微细物质结构,放大倍数可达100万余倍。这种电镜适用于晶体结构和缺陷的直接成像，即能观测原子或原团的排列,又能确定其所处的空间位置。另一类配有X射线能谱仪、电子能量损失谱仪、俄歇电子谱仪和扫描附件等的分析型电镜，可用于小至直径4纳米范围内的晶体形态、成分和结构的分析。地质学中用于微细矿物，如粘土矿物的形态观察与鉴定；微细矿物的显微双晶、出溶、相变和位错研究等。