El funcionamiento del microscopio electrónico se basa en utilizar electrones para iluminar un objeto, y esto se consigue gracias a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de la luz, y permite ver estructuras mucho más pequeñas.
Los microscopios electrónicos cuentan con varios elementos. Disponen de un cañón que expulsa a los electrones para que choquen con el objeto en concreto y así crear una imagen aumentada. Por otra parte, también se emplean lentes magnéticas, que crean campos para dirigir a los electrones. Como característica cabe destacar que se ha de producir un vacío casi total en el interior para evitar el desplazamiento de los electrones a causa del aire.
Finalmente, todos los microscopios de estas características cuentan con un sistema que registra o guarda las imágenes creadas por los electrones.