電子顕微鏡（でんしけんびきょう）とは、通常の顕微鏡（光学顕微鏡）では、観察したい対象に光（可視光線）をあてて拡大するのに対し、光の代わりに電子（電子線）をあてて拡大する顕微鏡のこと。電子顕微鏡は、物理学、化学、工学、生物学、医学（診断を含む）などの各分野で広く利用されている。
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高分解能の観察が可能
光学顕微鏡の分解能（2つの点が「2つの点」として分離して観察される最短の距離）の限界は、可視光線の波長によって理論的に100ナノメートル程度に制限されており、それより小さな対象（例：ウイルス）を観察することはできない。一方、電子顕微鏡では、電子線の持つ波長が可視光線のものよりずっと短いので、理論的には分解能は0.1ナノメートル程度にもなる（透過型電子顕微鏡の場合）。光学顕微鏡では見ることのできない微細な対象を観察（観測）できるのが利点である。現在では、高分解能の電子顕微鏡を用いれば、原子レベルの大きさのものを観察（観測）可能である。
光学顕微鏡より高倍率？
一般に誤解されがちであるが、電子顕微鏡の光学顕微鏡に対する利点は倍率ではなく分解能である。光学顕微鏡でも写真を拡大したり、高倍率の接眼レンズや中間レンズを用いれば、理論的には無限に高倍率の画像は得られる。ただし分解能以下の対象はどれだけ倍率を上げても細部は見えてこないので無意味である。
大がかりな装置
電子線を発生させるのに用いられる電子銃の性質から、数キロボルトから数百キロボルト、時にはそれ以上の高電圧が必要である。また、安定した電子線のため、顕微鏡内は、真空に保たれていなければならない。したがって、高電圧の発生装置や真空ポンプ、顕微鏡自体は耐圧構造でなければならないなど、装置が大がかりになりがちで専用の部屋が必要なこともある。市販されている電子顕微鏡の価格も種類によって数百万円から数億円程度である。