詹森发明的原始显微镜，放大率不超过10倍，后来经过列文虎克的研究改造，放大倍数有了很大的提高，放大率达到270倍，从而大大地提高了人们观察微观世界的能力。到了20世纪30年代，显微镜已经能够放大到1500倍左右。但是，光学显微镜的分辨能力还很有限。为了制造出更高分辨能力的显微镜，人们在想办法，于光学之外另辟蹊径，最后将目光放在了电子显微镜上。电子显微镜就是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构，在非常高的放大倍数下成像的仪器。
第一台电子显微镜，是1931年德国科学家克诺尔和鲁斯卡设计制造的。他们用3个电子透镜改装成了一台透射式电镜，放大倍数仅有12倍。但它证实了电镜放大成像的可能性。1932年，经过鲁斯卡的改进，电镜的分辨本领达到了50纳米，约为当时光学显微镜分辨能力的10倍。后来，美国的J·希尔用消像散器补偿电子透镜的旋转不对称性，使电镜的分辨能力有了新的突破，逐步达到了现代的水平。
由于电子束的波长远远小于可见光的波长，所以电子显微镜的分辨能力远远高于光学显微镜。本世纪70年代，透射式电镜的分辨率约为0.3纳米，最大放大倍率达到100万倍。通过电镜能用肉眼直接观察某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。
