透射電子顯微鏡可以看到在光學顯微鏡下無法看清的小於0.2um的細微結構，這些結構稱為亞顯微結構或超微結構。要想看清這些結構，就必須選擇波長更短的光源，以提高顯微鏡的解析度。1932年Ruska發明了以電子束為光源的透射電子顯微鏡，電子束的波長要比可見光和紫外光短得多，並且電子束的波長與發射電子束的電壓平方根成反比，也就是說電壓越高波長越短。傳統的透射電子顯微鏡的分辨力限制在0.2nm。
日前，東京大學研究小組採用磁性材料研發電子顯微鏡，新設計的磁性物鏡，終於實現了對材料的亞空間解析度直接原子解析度成像，在試樣位置處殘餘磁場小於0.2mT!該新型電子顯微鏡，有望促進納米技術的研究開發取得重大進展。
顯微鏡以顯微原理進行分類可分為偏光顯微鏡、光學顯微鏡與電子顯微鏡和數碼顯微鏡。
偏光顯微鏡是用於研究所謂透明與不透明各向異性材料的一種顯微鏡，在地質學等理工科專業中有重要應用。光學顯微鏡通常皆由光學部分、照明部分和機械部分組成。無疑光學部分是最為關鍵的，它由目鏡和物鏡組成。早於1590年，荷蘭和義大利的眼鏡製造者已經造出類似顯微鏡的放大儀器。電子顯微鏡有與光學顯微鏡相似的基本結構特徵，但它有著比光學顯微鏡高得多的對物體的放大及分辨本領，它將電子流作為一種新的光源，使物體成像。掃描隧道顯微鏡亦稱為「掃描穿隧式顯微鏡」、「隧道掃描顯微鏡」，是一種利用量子理論中的隧道效應探測物質表面結構的儀器。數碼顯微鏡是將精銳的光學顯微鏡技術、先進的光電轉換技術、液晶屏幕技術完美地結合在一起而開發研製成功的一項高科技產品。從而，我們可以對微觀領域的研究從傳統的普通的雙眼觀察到通過顯示器上再現，從而提高了工作效率。