Gelombang materi yang di usulkan De Broglie eksis menyertai partikel-partikel yang bergerak. Jika kecepatan dari pertikel-partikel ini meningkat maka panjang gelombangnya berkurang. Daya resolusi alat optic bergantung pada panjang gelombang cahaya. Resolusi daya urai optik akan meningkat jika panjang gelombangnya mengecil. Sebuah mikroskop menggunakan cahaya tampak sebagai sumber cahayanya. Sebaliknya, sebuah mikroskop elektron menggunakan elektron-elektron dengan panjang gelombang pendek yang bergerak sangat cepat sebagai sumber cahayanya.
Karena menggunakan elektron-elektron dengan panjang gelombang pendek maka sebuah mikroskop elektron memiliki daya resolusi lebih besar daripada mikroskop optik. Di mikroskop elektron, berkas-berkas elektron difokuskan ke suatu ruang yang didalamnya terdapat medan listrik dan medan magnet, di mana medan magnet dihasilkan oleh sebuah selenoida yang bekerja seperti layaknya lensa cembung untuk elektron. Di dalam sebuah mikroskop elektron tramsmisi (Transmission Electron Microscope/ TEM), elekron-elektron berbentuk berkas foton berenergi tinggi di fokuskan oleh lensa magnetik dan menyinari sampel uji kemudian menembus lensa objektif yang menghasilkan citra bayangan pertama. Bayangan tersebut selanjutnya diperbesar lagi oleh proyektor magnetik dan menghasilkan citra bayangan akhir. Citra bayangan akhir dilihat pada sebuah layar fluoresens atau direkam dalam film topografi. Seperti pada mikroskop optik, total perbesaran bayangan adalah perkalian dari perbesaran lensa objektif dan perbesaran lensa okuler/proyektor. Dengan mengatur jumlah arus pada lensa magnetik, perbesaran total dapat terjadi hingga 200.000 kali. Daya resolusi dari instrument ini dapat bernilai kurang dari 5 Ǻ, yang berarti mikroskop tersebut dapat membedakan dua benda yang jarak antarkeduanya sebesar 5 Ǻ.
Pada akhir tahun 1980-an dikembangkan mikroskop elektron pemindai (Scanning Electron Microscope/SEM) yang kemampuannya lebih besar lagi dari TEM. Di dalam SEM, berkas elektron yang di setel dengan presisi tinggi memindai permukaan sampel benda. Ketika memindai, elektron-elektron berenergi tinggi menumbuk elektron-elektron primer di permukaan sampel dan melepaskannya sehingga menghasilkan elektron-elektron sekunder. Elektron-elektron sekunder ini dikumpulkan di elektroda positif. Intensitas arus yang dihasilkan oleh elektron-elektron sekunder ini berubah selama elektron-elektron primer memindai permukaan sampel. Elektron sekunder lebih banyak dilepaskan ketika elektron-elektron primer menumbuk bagian tepi sampel atau daerah yang melengkung dibandingkan jika menumbuk daerah permukaan yang rata. Informasi dari intensitas arus yang terbentuk digunakan untuk mendapatkan citra bayangan tiga dimensi. Karena panjang gelombang dari berkas elektron-elektron primer tersebut sangat kecil maka daya resolusi dari alat tersebut sangat besar.
Istana Fisika 