透视电子显微镜（简称透射电镜）检查（transmission electron microscope examination，TEM）通过电子束穿透细胞和组织，从而可以观察细胞内的超微结构。其放大倍数更大，真空要求也更高。透射电子显微镜可以看到在光学显微镜下无法看清的小于0.2nm的亚显微结构或超微结构。

电子显微镜技术的应用是建立在光学显微镜的基础之上的，光学显微镜的分辨率为0.2μm，透射电子显微镜的分辨率为0.2nm，也就是说透射电子显微镜在光学显微镜的基础上放大了1000倍。

透射电镜的总体工作原理是：由电子枪发射出来的电子束，在真空通道中沿着镜体光轴穿越聚光镜，通过聚光镜将之会聚成一束尖细、明亮而又均匀的光斑，照射在样品室内的样品上；透过样品后的电子束携带有样品内部的结构信息，样品内致密处透过的电子量少，稀疏处透过的电子量多；经过物镜的会聚调焦和初级放大后，电子束进入下一级的中间透镜和第1、第2投影镜进行综合放大成像，最终被放大了的电子影像投射在观察室内的荧光屏板上；荧光屏将电子影像转化为可见光影像以供使用者观察。电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成。

简言之，透射电镜的电子束通过样品后由物镜成像于中间镜上，再通过中间镜和投影镜逐级放大，成像于荧光屏或照相干版上，分辨细微物质结构；能在看到表面的图像的同时也看到内层物质。

用于透视电镜检查的标本必须制成50～100nm的超薄切片。常用的切片方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常是挂预处理过的铜网上进行观察。

透射电子显微镜在材料、地质、生物学领域应用较多。透射电子纤维镜常用于植物、动物和其他生物样品的超微结构的观察。