I motsetning til et vanlig mikroskop hvor en sender synlig lys og lar øyet se det reflekterte lyset direkte, så bruker et elektronmikroskop elektroner i avbildningen. Elektroner blir sendt ut fra et filament (en wolfram-tråd) i den blanke sylinderen midt i bildet, de blir så akselerert med en spenning på opptil 30kV(SEM) eller 3MegaV(TEM), og bombarderer prøven. Et transmisjons mikroskop lar elektronene gå gjennom prøven (tykkelse på prøven ~60nm - noen få mikrometer) og blir avbildet på en fluoriserende skjerm. I Skanning elektronmikroskopet er det en detektor som ser elektronene som blir reflektert fra prøveoverflaten, og gjør det den ser om til et bilde på en TV-skjerm. Siden elektroner har mindre bølgelengde enn synlig lys, kan vi se mange flere detaljer. I tillegg blir kontrastene bestemt av de elektriske egenskapene til prøven i større grad enn ved synlig lys. Det vil si at f.eks. gull som har en høy elektrontetthet vil vises avbildet som helt svart i TEM (slipper ikke elektroner til fluoriserende skjermen) eller helt hvit i SEM (reflekterer mange elektroner til detektor).