电子显微镜是利用电子束来替代光学显微镜所使用的光线，使得观测图像的分辨率可达到纳米级别的先进显微镜工具。
电子显微镜分为传输电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）。其中，传输电子显微镜用途主要是用于材料研究和结构分析，而扫描电子显微镜则主要用于表面形态及结构的研究，如制备纳米材料、纳米结构、微电子器件和生物材料等。
在材料研究方面，电子显微镜可用于观察纳米颗粒的形态结构、纳米晶的生长机理和行为，薄膜的形貌和成分分析等。近年来，电子显微镜在材料科学中的应用越来越广泛，被广泛应用于新能源材料如太阳能电池、燃料电池、金属氢储存材料等的表面形貌和微观结构研究以及微电子器件、生物材料、催化剂等领域。
在生命科学领域中，电子显微镜则主要用于细胞和细胞器、病毒、分子和各种大分子之间的互相作用与组合等方面的研究。