Míg a fénymikroszkópok a látható fény hullámhossztartományába (400-800 nm) eső fénysugarakat, az elektronmikroszkópok ettől mintegy öt nagyságrenddel kisebb hullámhosszú elektronsugarat használnak fel a képalkotásra. Ezzel lényegesen nagyobb nagyítást és feloldóképességet érhetünk el.
A transzmissziós (átjáró sugaras) elektronmikroszkóppal (TEM) elsősorban a szövetek, sejtek belső struktúráit tudjuk vizsgálni, míg a szkenning (pásztázó sugaras) elektronmikroszkóppal (SEM) a sejtek, szövetek felületét tudjuk vizsgálni.
Az ultravékony metszeteket kisméretű, kör alakú rácsos vagy lyukas, hártyával bevont réz- vagy nikkel-lemezekre (grid) teszik. A griden lévő metszetet nehézfém-vegyületekkel (pl. uranil-acetát, ólom-citrát) kontrasztozzák, ami fokozza a nukleinsav-, illetve fehérjetartalmú struktúrák elektronszórását, így ezek „elektrondenzek”, sötétebbek lesznek.
Az immunhisztokémia módszerei a transzmissziós elektronmikroszkópos vizsgálatokra is alkalmasak. Az immunfestést végezhetjük a beágyazás és az ultravékony metszetek készítése előtt (preembedding) és után (postembedding) is. Ezek drága és nehéz technikák, azonban rendkívül specifikusak, mivel a másodlagos ellenanyagot kolloid méretű aranyszemcsékkel jelölik, melyek az arany nagy atomsúlya miatt elektronmikroszkópban jól láthatók.
1/9. ábra Patkány vékonybeléről készült transzmissziós elektronmikroszkópos felvétel (SMC-simaizomsejt, N-sejtmag, Kap-kapilláris ürege, CF-kollagén rostok) 25000x
1/10. ábra Patkány vékonybeléről készült transzmissziós elektronmikroszkópos felvétel eNOS postembedding immunhisztokémiai festés után. (piros nyíl-eNOS-t jelölő 18 nm-es aranyszemcse) 46000x