Ein Transmissionselektronenmikroskop kann Vergrößerungen bis zum 500.000-fachen eines menschlichen Auges und bis zum Tausendfachen der Vergrößerung eines zusammengesetzten Mikroskops erreichen. Das Transmissionselektronenmikroskop verwendet kein Standardobjektiv zur Vervollständigung seine Vergrößerungen; Stattdessen verwendet es einen monochromatischen Elektronenstrahl, der durch ein Magnetfeld geleitet wird, das als Linse fungiert.
Die in diesem Mikroskoptyp betrachteten Proben sind extrem dünn, sodass die Elektronen beim Durchgang mit dem Objekt interagieren können. Das Mikroskop kann so klein wie eine einzelne Atomsäule fokussieren. Diese Ergebnisse werden entweder durch eine Kamera, normalerweise ein CCD-Typ, einen fluoreszierenden Bildschirm oder einen fotografischen Film betrachtet. Die Vergrößerung am Mikroskop kann je nach Konfiguration des jeweiligen Mikroskops einfach durch Ändern der Stromstärke durch die Spule oder die Linsen angepasst werden.
Normalerweise gibt es in einem Transmissionselektronenmikroskop drei Linsen, die Kondensor-, Objektiv- und Projektorlinsen umfassen. Der Kondensor erzeugt den Strahl, bevor er sich in die Objektivlinsen bewegt, um ihn beim Durchgang durch das betrachtete Objekt in den richtigen Fokus zu bringen. Die Projektorstrahlen verarbeiten, wie der Name schon sagt, das Bild auf einem Bildverarbeitungsgerät wie der CCD-Kamera oder einem fotografischen Film.