透射电子显微镜（transmission electron microscope, TEM）是利用透射电子成像，因而要求样品很薄（加速电压100kV时，样品厚度不能超过100nm）。其结构包括三大部分：电子学系统、真空系统和电子光学系统。电子光学系统提供电子束，在高真空条件下照射到样品上，经过成像系统中的物镜成像，再经过中间镜和投影镜的进一步放大，获得的图像记录在CCD上。TEM使用油扩散泵（Diffuse Pump）来实现高真空。由于油扩散泵的启动和关闭都需要30分钟，导致TEM开机和关机都至少需要30分钟。TEM发射出的高能电子束轰击到光路元器件上以及样品上，会产生以X-ray为主的等等其他射线辐射，因此建议孕妇等过敏性体质者尽量避免接触TEM。

由于平台现有TEM的加速电压为100kV，是一台生物电镜，因此无法满足材料科学上要求的高放大倍数（30万倍以上）、高分辨、衍射花样等实验要求，有这方面需求的科研人员请与武大、地大等单位联系。
TEM是研究结构生物学的有力工具。除了电镜之外，现在尚没有一种仪器能使人们用肉眼直接观察到亚细胞结构、蛋白大分子（直径20nm以上）的排列结构形态。利用电镜观察超微结构的形态和位置，可以研究解决部分形态和功能的问题。
TEM是研究超微结构须的工具之一，但它存在一些缺点：（1）TEM的价格昂贵，维护费用及其配件、耗材都在几百甚至上千美元以上。（2）TEM的维护和使用均要求较高的技术，也是一个精细、繁琐的过程。TEM每3天要做一次维护和电子光路调整，每次调整和维护至少需要2个小时。（3）TEM不能像光镜那样随时可用，受到很多限制。TEM放大倍数有很多，再加上切片的限制，因此无法实现始终同一放大倍数的拍摄。（4）TEM样品须置于真空中，因此对活体标本的观察是不可能的。（5）TEM样品取材及制备存在局限性。TEM取材要求只有1mm3大小块状，而且观察面更小，如果把一个厚6μm的细胞核切成60nm的超薄切片，可以且100张，而一般光镜的石蜡切片厚度即为6μm。如果要得到一张光镜样品切片的信息，就不得不记录下100张超薄切片的信息，工作量就要增加了100倍。（6）TEM的观察视野较小，只有6μm×9μm，当放大10 000倍时，要想记录1 mm2的标本信息，就需要拍摄18 500张照片。因此在进行电镜观察研究时，须要有选择性、有代表性地严格选择样品。

使用TEM前，首先要树立一个概念：TEM不是光镜的再放大，TEM的研究对象不是组织，而是细胞器，是以细胞为整体研究细胞内部结构的工具。组织切片能解决问题的没有做TEM的必要！