An Stelle der Linsen im Lichtmikroskop werden im Elektronenmikroskop starke magnetische Felder verwendet, um einen fein gebündelten Elektronenstrahl zu erzeugen. Auf diese Weise wird ein sehr hohes Auflösungsvermögen erreicht, die Vergrößerung liegt im Bereich von 100.000 : 1.
Soll im Durchstrahlungsmodus gearbeitet werden, muss das zu betrachtende Objekt außerordentlich dünn sein. Um Metalloberflächen untersuchen beziehungsweise feinste Gefügedetails abbilden zu können, werden von dem betreffenden Schliff abziehbare Aufdampfschichten oder dünne Folienabdrücke angefertigt. Die metallische Probe kann jedoch auch mechanisch oder chemisch abgedünnt werden. Die Untersuchung der Präparate erfolgt am Durchstrahlungs- oder Transmissionselektronenmikroskop (TEM).
Das Rasterelektronenmikroskop (REM) stellt eine Weiterentwicklung dar. Am REM können Oberflächen aller Art und jeden Materials auf direktem Weg – also ohne Abdruck – untersucht werden. Daher kommt das REM heute häufiger zum Einsatz als das TEM.