Hlavní součásti elektronového mikroskopu jsou:
Zdroj elektronů: katoda uvolňující volné elektrony a prstencová anoda, která elektrony urychluje. Rozdíl napětí mezi katodou a anodou musí být velmi vysoký, typicky mezi několika tisíci a 3 miliony voltů.
Elektron: používá se k zaostření elektronů. Obvykle se používá magnetická čočka, někdy se používá čočka elektrostatická. Elektronová čočka působí stejným způsobem jako optická čočka v optickém mikroskopu. Ohnisko optické čočky je pevné, zatímco ohnisko elektronové čočky lze upravit, takže elektronový mikroskop nemá systém pohyblivých čoček jako optický mikroskop.
Vakuová jednotka: Vakuová jednotka se používá k zajištění vakua uvnitř mikroskopu, aby nedocházelo k pohlcování nebo vychylování elektronů v jejich dráze.
Držák vzorku: Vzorek lze stabilizovat v držáku vzorku. Navíc často existují zařízení, která lze použít k úpravě vzorku (např. pohyb, rotace, zahřívání, chlazení, roztahování atd.).
Detektor: Používá se ke sběru signálů nebo sekundárních signálů z elektronů. Typy využívají transmisní elektronovou mikroskopii
Mikroskopem (TransmissionElectronMicroscopyTEM) je možné získat přímou projekci vzorku. V tomto typu mikroskopu elektrony procházejí vzorkem, takže vzorek musí být velmi tenký. Atomová hmotnost atomů, které tvoří vzorek, napětí, při kterém jsou elektrony urychlovány, a požadované rozlišení určují tloušťku vzorku. Tloušťka vzorku se může lišit od několika nanometrů do několika mikronů. Čím vyšší je atomová hmotnost a nižší napětí, tím tenčí musí být vzorek.
Změnou čočkového systému čočky objektivu lze přímo zvětšit obraz v ohnisku čočky objektivu. To umožňuje získat obraz elektronové difrakce.
difrakční obraz. Pomocí tohoto obrázku lze analyzovat krystalovou strukturu vzorku.
V energeticky filtrované transmisní elektronové mikroskopii (EFTEM) se měří změna rychlosti elektronů při průchodu vzorkem. Z toho je možné odvodit chemické složení vzorku, např. rozložení chemických prvků ve vzorku.
