电子显微镜是以电子束为照明源，通过电子流对样品的透射或反射及电磁透镜的多级放大后在荧光屏上成像的大型仪器，而光学显微镜则是利用可见光照明，将微小物体形成放大影像的光学仪器。概括起来，电镜与光镜主要有以下几个方面的区别：
①照明源不同。电镜所用的照明源是电子枪发出的电子流，而光镜的照明源是可见光(日光或灯光)，由于电子流的波长远短于光波波长，故电镜的放大及分辨率显著地高于光镜。
②透镜不同。电镜中起放大作用的物镜是电磁透镜(能在中央部位产生磁场的环形电磁线圈)，而光镜的物镜则是玻璃磨制而成的光学透镜。电镜中的电磁透镜共有三组，分别与光镜中聚光镜、物镜和目镜的功能相当。
③成像原理不同。在电镜中，作用于被检样品的电子束经电磁透镜放大后打到荧光屏上成像或作用于感光胶片成像。其电子浓淡的差别产生的机理是，电子束作用于被检样品时，入射电子与物质的原子发生碰撞产生散射，由于样品不同部位对电子有不同散射度，故样品电子像以浓淡呈现。而光镜中样品的物像以亮度差呈现，它是由被检样品的不同结构吸收光线多少的不同所造成的。
④所用标本制备方式不同，电镜观察所用组织细胞标本的制备程序较复杂，技术难度和费用都较高，在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作，最后还需将包埋好的组织块放人超薄切片机切成50～100nm厚的超薄标本片。而光镜观察的标本则一般置于载玻片上，如普通组织切片标本、细胞涂片标本、组织压片标本和细胞滴片标本等。
电子显微镜由电子流代替可见光，由磁场代替透镜，让电子的运动代替。光子“数码显微镜”实际上就是在光学显微镜的基础上加了一个数码成像装置，可以将显微镜所成的像，在电脑屏幕上直接显示出来(Intel就推出过一款类似儿童玩具的“数码显微镜”)，其基础还是光学显微镜，和电子显微镜的成像原理是有根本区别的。在这里我们要区别清楚分辨率和放大倍数的问题。细微物体在放大成像时，其最高分辨率取决于所反射的光波的波长，波长越短，分辨率就越高，电子显微镜是利用了波长比普通可见光短得多的X射线成像，当然具备很高的分辨率，而普通“数码显微镜”的放大倍数可以很大，但分辨率是无法提高的。
光学显微镜的分辨率与光波的波长有关。对于接近和小于光波波长的物体光学显微镜就无能为力了。电子运动的波长比光波波长短的多，就可以看到更细小的物体。光学显微镜是由一组光学镜头组成的放大成像系统，而电子显微镜由电子流代替可见光，由磁场代替透镜，让电子的运动代替光子，这样就可以看到比光学系统能看到的更小的物体。
所谓“数码显微镜”实际上就是在光学显微镜的基础上加了一个数码成像装置，可以将显微镜所成的像，在电脑屏幕上直接显示出来(Intel就推出过一款类似儿童玩具的“数码显微镜”)，其基础还是光学显微镜，和电子显微镜的成像原理是有根本区别的。在这里我们要区别清楚分辨率和放大倍数的问题。细微物体在放大成像时，其最高分辨率取决于所反射的光波的波长，波长越短，分辨率就越高，电子显微镜是利用了波长比普通可见光短得多的X射线成像，当然具备很高的分辨率，而普通“数码显微镜”的放大倍数可以很大，但分辨率是无法提高的。