電子顯微鏡由鏡筒、真空裝置和電源櫃三部分組成。
鏡筒主要有電子源、電子透鏡、樣品架、熒光屏和探測器等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成壹個柱體。
電子透鏡用來聚焦電子，是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件。壹般使用的是磁透鏡，有時也有使用靜電透鏡的。它用壹個對稱於鏡筒軸線的空間電場或磁場使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦，其作用與光學顯微鏡中的光學透鏡（凸透鏡）使光束聚焦的作用是壹樣的，所以稱為電子透鏡。光學透鏡的焦點是固定的，而電子透鏡的焦點可以被調節，因此電子顯微鏡不象光學顯微鏡那樣有可以移動的透鏡系統。現代電子顯微鏡大多采用電磁透鏡，由很穩定的直流勵磁電流通過帶極靴的線圈產生的強磁場使電子聚焦。電子源是壹個釋放自由電子的陰極，柵極，壹個環狀加速電子的陽極構成的。陰極和陽極之間的電壓差必須非常高，壹般在數千伏到3百萬伏特之間。它能發射並形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩定度要求不低於萬分之壹。
電子顯微鏡按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發射式電子顯微鏡等。
透射式電子顯微鏡結構圖：
掃描式電子顯微鏡結構圖：
透射式電子顯微鏡常用於觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構；掃描式電子顯微鏡主要用於觀察固體表面的形貌，也能與X射線衍射儀或電子能譜儀相結合，構成電子微探針，用於物質成分分析；發射式電子顯微鏡用於自發射電子表面的研究。