電子顯微鏡是以電子束為照明源，通過電子流對樣品的透射或反射及電磁透鏡的多級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，由磁場代替透鏡，讓電子的運動代替，是利用了波長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儀器。概括起來，電子顯微鏡與光學顯微鏡主要有以下幾個方面的區(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），由于電子流的波長遠短于光波波長，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。
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)生的機理是，電子束作用于被檢樣品時，入射電子與物質的原子發(fā)生碰撞產(chǎn)生散射，由于樣品不同部位對電子有不同散射度，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構吸收光線多少的不同所造成的。
4.所用標本制備方式不同，電鏡觀察所用組織細胞標本的制備程序較復雜，技術難度和費用都較高，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切成50～100nm厚的超薄標本片。而光鏡觀察的標本則一般置于載玻片上，如普通組織切片標本、細胞涂片標本、組織壓片標本和細胞滴片標本等。
光學顯微鏡的分辨率與光波的波長有關。對于接近和小于 光波波長的物體，光學顯微鏡就無能為力了。電子運動的波長比光波波長短的多，就可以看到更細小的物體。光學顯微鏡是由一組光學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，由磁場代替透鏡，讓電子的運動代替光子，這樣就可以看到比光學系統(tǒng)能看到的更小的物體。