Les microscopes électroniques utilisent des électrons à grande vitesse dans le vide pour former des images d'échantillons. Étant donné que les électrons ont une longueur d'onde beaucoup plus petite que la lumière, les microscopes électroniques ont une résolution supérieure à celle des microscopes optiques.
Le microscope électronique à transmission est la première innovation en microscopie électronique. Dans un microscope électronique à transmission, un faisceau d'électrons à haute tension traverse un échantillon. Certains des électrons traversent le faisceau tandis que d'autres se dispersent. Les électrons émergents transportent des informations sur la structure de l'échantillon, et l'objectif du microscope amplifie ces informations. Un écran de visualisation ou une plaque photographique recueille les informations sous forme d'image.
Les microscopes électroniques à balayage utilisent un faisceau d'électrons pour sonder et balayer une section rectangulaire d'un échantillon. Lorsque le faisceau d'électrons interagit avec l'échantillon, il perd de l'énergie sous forme de chaleur, de lumière ou de rayons X qui véhiculent des informations sur la structure de surface de l'échantillon. Parce que les électrons d'un microscope électronique à balayage balayent la surface plutôt que de traverser un échantillon, les microscopes à balayage peuvent imager des échantillons beaucoup plus épais qu'un microscope électronique à transmission, même en balayant des organismes entiers. Les microscopes électroniques à balayage produisent des images tridimensionnelles d'arthropodes et de bactéries.
L'inconvénient majeur des microscopes électroniques est leur incapacité à étudier les organismes vivants. Les microscopes optiques donnent d'excellentes informations sur le mouvement des micro-organismes, mais le vide nécessaire d'un microscope électronique empêche l'étude de tout ce qui est vivant. De plus, les microscopes électroniques à transmission nécessitent souvent que les échantillons soient en coupes très minces.
