میکروسکوپ الکترونی عبوری ( در کنار میکروسکوپ الکترونی روبشی ) زیر مجموعه اصلی میکروسکوپ الکترونی می باشد . میکروسکوپ الکترونی عبوری که توسط کمپانی «متروپولیتن وایکرز» در سال ۱۹۲۷ ساخته و مورد بهره برداری قرار گرفت ، علاوه بر داشتن توانایی بزرگنمایی از ۱٬۰۰۰ تا ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ برابر اندازه جسم ، می تواند عنصر و ساختار تشکیل دهنده ماده مورد مشاهده خود را مشخص کند .
میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز مانند سایر میکروسکوپ الکترونی که بواسطه انتشار الکترون های پر سرعت و با ولتاژ بالا در بین کاتد و آند تنگستنی ، اقدام به تصویر برداری از سطح جسم می کنند ، برای انجام کار به زمانی بین ۳ تا ۳۰ ساعت برای هر نمونه (بنا به مشخصات نمونه و حساسیت کار) زمان لازم دارند ؛ این مدت زمان طولانی مبین پیچیدگی پروسه تصویر برداریست . عدسی های الکترواستاتیکی و الکترومغناطیسی وظیفه متمرکز کردن این باریکه الکترونی را بر عهده دارند . این باریکه که با عبور از سطح مذکور ، اطلاعاتی از سطح ماده در خود ذخیره کرده است ، با استفاده از طرح تصویر الکترونی و مواد فلوئور سانس ( و فلوئور سنت) ظاهر می شوند . همانطور که در مباحث مرتبط گفته شد ، در میکروسکوپ الکترونی عبوری که ساختاری عمودی دارد ، نمونه مورد مطالعه در میان میکروسکوپ قرار می گیرد ، باریکه الکترونی پس از انتشار در یک فضای خلا ، به کمک شتاب دهنده ها به سرعت مطلوب رسیده و پس از عبور از لنزهای کندانسر به شئ برخورد می کنند . این باریکه حاوی اطلاعات با عبور از نمونه عدسی های شیئی ، میانی و پروژکتوری به صفحه فلوئورسنت برخور کرده و نتایج به صورت تصویری ظاهر می شوند . در مرحله آخر نیز به کمک فیلم عکاسی و دوربین های مخصوص به ثبت و ضبط تصویر پرداخته می شود .
از مهمترین کاربردهایی میکروسکوپ الکترونی عبوری می توان به شناسایی ترکیب شیمایی مواد غیرآلی و غیرزنده ، تشخیص مناطق دارای تنش پسماند (تنشی که پس از گرفتن تنش اعمالی به یک جسم جامد، در آن باقی می‌ماند) ، تعیین عیوب بلوری و مرزدانه ها (مرز مشترک دو جامد می باشد که در دو سمت آن فاز یکسان بوده ولی جهت فضایی محورهای بلوری آن متفاوت است) و تعیین جهت رشد مواد بلورین و صفحات کریستالی اشاره کرد . در پایان لازم به یادآوریست که نمونه های مورد استفاده در میکروسکوپ الکترونی عبوری ، دارای قطر ۳ میلی‌متر و ضخامت تقریبی ۵ میکرومتر می باشد ، چرا که اگر قطر آن بزرگتر باشد الکتروتن از آن عبور نمی کند و اگر مساحت سطح آن بیشتر باشد ، عمل تصویربرداری روزها به طول می انجامد .