一般的光学显微镜用可见光照射样品，使用一系列玻璃镜片放大样品的图像。因为使用光，所以可以将标本放在周围空气中的显微镜下，或者对于一些应用程序，可以放入少量的水或油中。在复合光学显微镜的情况下，标本一般要薄，因为想要光线通过才能看到内部细节。这通常意味着切割样品的切片，但根据样品的不同，切片厚度可能在1 ~ 20微米左右。对于立体或解剖学光学显微镜，一般只看到样品的表面，所以没有这些要求。用目镜观察了光学显微镜的放大图像。

　　电子显微镜使用******控制的电子束作为照明形式。光束由一系列电磁透镜控制并聚焦。这种电磁透镜本质上是带有中心孔的强电磁线圈，电子通过中心孔。镜头可以控制光束照在样品上，还可以放大样品的图像。因为使用电子束，所以整个电子光学系统须在高真空中。也就是说，样品须适合真空环境。在透射电子显微镜(TEM)中，电子须通过样品，因此样品须非常薄，小于0.1微米。放大的图像可以在屏幕上查看，但可以使用安装在屏幕下方或上方的CCD相机记录。

　　扫描电子显微镜(SEM)在某种程度上类似于光学解剖显微镜。因为要非常仔细地观察标本的表面，所以不需要薄。在SEM中，样品被扫描成微微聚焦的电子束，因此样品须能承受高真空，并具有合理的导电性。(这是因为电子类堆积在样品中，需要发送电流)SEM样品通常涂上非常薄的碳或金属(如金或铬)涂层，以提高导电性。

　　上面的描述了物理仪器的差异，没有提到电子显微镜比光学显微镜更大、更复杂。但是光学显微镜和电子显微镜的主要区别在于分辨率，也就是区分非常小的细节的能力。分辨率受到光学显微镜中光的波长和电子显微镜中电子束的有效波长的限制。可见光的波长约在400-700nm范围内，因此光学显微镜的至佳分辨率约为200nm  (0.2微米)。放大比例只是对象在眼睛或屏幕上看到的实际大小的比率，因此非常好的光学显微镜的至大放大比例为1000-2000倍，高质量TEM的至大可用放大比例为1-200万倍。

　　综上所述，光学显微镜和电子显微镜之间有很多差异，分辨率问题是主要问题。对于实际应用程序，在选择要使用的装置类型时，取决于所需的分辨率和比例以及样本准备程度。