透射电子显微镜（TEM）的工作原理基于电子的波粒二象性。在透射电镜中，电子从电子枪中产生，并经过一系列的透镜系统进行聚焦。样品被放置在透射电镜中的样品室中，电子束通过样品并进入投影室。在投影室中，电子束会与样品相互作用，一部分电子会被样品散射，而另一部分电子会透过样品。透射电镜（TEM）通常比扫描电镜具有更高的分辨率能力。

可对金属、陶瓷、半导体、塑料、纳米颗粒等各种材料进行超微结构观察，以及元素成分分析。