電子顯微鏡是以電子束為照明源，通過電子流對(duì)樣品的透射或反射及電磁透鏡的多級(jí)放大后在熒光屏上成像的大型儀器，電子顯微鏡由電子流代替可見光，由磁場(chǎng)代替透鏡，讓電子的運(yùn)動(dòng)代替，是利用了波長(zhǎng)比普通可見光短得多的X射線成像，具備很高的分辨率。而光學(xué)顯微鏡則是利用可見光照明，將微小物體形成放大影像的光學(xué)儀器。概括起來，電子顯微鏡與光學(xué)顯微鏡主要有以下幾個(gè)方面的區(qū)別：
1.照明源不同。電鏡所用的照明源是電子槍發(fā)出的電子流，而光鏡的照明源是可見光（日光或燈光），由于電子流的波長(zhǎng)遠(yuǎn)短于光波波長(zhǎng)，故電鏡的放大及分辨率顯著地高于光鏡。
2.透鏡不同。電鏡中起放大作用的物鏡是電磁透鏡（能在中央部位產(chǎn)生磁場(chǎng)的環(huán)形電磁線圈），而光鏡的物鏡則是玻璃磨制而成的光學(xué)透鏡。電鏡中的電磁透鏡共有三組，分別與光鏡中聚光鏡、物鏡和目鏡的功能相當(dāng)。
3.成像原理不同。在電鏡中，作用于被檢樣品的電子束經(jīng)電磁透鏡放大后打到熒光屏上成像或作用于感光膠片成像。其電子濃淡的差別產(chǎn)生的機(jī)理是，電子束作用于被檢樣品時(shí)，入射電子與物質(zhì)的原子發(fā)生碰撞產(chǎn)生散射，由于樣品不同部位對(duì)電子有不同散射度，故樣品電子像以濃淡呈現(xiàn)。而光鏡中樣品的物像以亮度差呈現(xiàn)，它是由被檢樣品的不同結(jié)構(gòu)吸收光線多少的不同所造成的。
4.所用標(biāo)本制備方式不同，電鏡觀察所用組織細(xì)胞標(biāo)本的制備程序較復(fù)雜，技術(shù)難度和費(fèi)用都較高，在取材、固定、脫水和包埋等環(huán)節(jié)上需要特殊的試劑和操作，zui后還需將包埋好的組織塊放人超薄切片機(jī)切成50～100nm厚的超薄標(biāo)本片。而光鏡觀察的標(biāo)本則一般置于載玻片上，如普通組織切片標(biāo)本、細(xì)胞涂片標(biāo)本、組織壓片標(biāo)本和細(xì)胞滴片標(biāo)本等。
光學(xué)顯微鏡的分辨率與光波的波長(zhǎng)有關(guān)。對(duì)于接近和小于 光波波長(zhǎng)的物體，光學(xué)顯微鏡就無能為力了。電子運(yùn)動(dòng)的波長(zhǎng)比光波波長(zhǎng)短的多，就可以看到更細(xì)小的物體。光學(xué)顯微鏡是由一組光學(xué)鏡頭組成的放大成像系統(tǒng)，而電子顯微鏡由電子流代替可見光，由磁場(chǎng)代替透鏡，讓電子的運(yùn)動(dòng)代替光子，這樣就可以看到比光學(xué)系統(tǒng)能看到的更小的物體。