میکروسکوپ الکترونی عبوری یا TEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که در آن پرتویی از الکترون‌ها از یک نمونه فوق‌العاده نازک عبور می‌کنند و در اثر تعامل الکترون‌های عبوری با نمونه تصویر تشکیل می‌شود. سپس تصویر بر روی یک ابزار تصویر ساز مانند یک صفحه نمایش فلورسنت، یا یک لایه از فیلم عکاسی متمرکز و بزرگنمایی شده، یا توسط یک سنسور مانند یک دستگاه بارجفت شده (به انگلیسی: Charge-coupled device, CCD) که نوعی حسگر تصویربرداری می‌باشد آشکار می‌گردد. TEMS قادر به تصویربرداری با وضوح قابل توجهی بالاتر از میکروسکوپ نوری هستند و علت آن کوچکتر بودن طول موج الکترون‌ها نسبت به طول موج نوراست؛ لذا قابلیت عکس‌برداری از ریزساختار مواد با بزرگنمایی ۱٬۰۰۰ تا ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی در حد کوچک‌تر از ۱ نانومتر را دارد. میکروسکوپ الکترونی عبوری همچنین توانایی آنالیز عنصری، تعیین ساختار و جهت کریستالی اجزایی به کوچکی ۳۰ نانومتر را به صورت کیفی و کمی دارد. میکروسکوپ نوری TEM در طیف وسیعی از رشته‌های علمی مثل فیزیک، شیمی و علوم زیستی و علم مواد/متالورژی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد
امروزه يکي از نيازمندي هاي روزافزون دانشمندان و محققان فعال در حوزه ميکروسکوپ الکتروني عبوري دستيابي به قابليت مشاهده زنده و همزمان وقوع فرآيندهاي مواد به صورت درجا و بهنگام درون ميکروسکوپ مذکور است. ميکروسکوپ الکتروني عبوري پويا از ليزر پالسي کوتاه براي ايجاد پالس الکتروني با پهناي مورد نياز در طول فرآيند انتشار نور استفاده مي کند. اين پالس براي ايجاد تصويري کامل با قدرت تفکيک پذيري بالا از الکترون هاي کافي برخوردار است.  نسل کنوني ميکروسکوپ هاي الکتروني عبوري با ابيراهي اصلاح شده و قابليت تکفام قادرند در زمينه تهيه طيف نگاري افت انرژي الکترون و تصاوير مرسوم به قدرت تفکيک پذيري مکاني فوق العاده اي ( نزديک به ۵ هزارم نانومتر ) دست پيدا کنند. البته با وجود قابليت بي نظير اين نوع ميکروسکوپ هاي جديد در زمينه قدرت تفکيک پذيري مکاني،‌ لازم به يادآوري است که نمونه هاي مورد بررسي در اين ميکروسکوپ ها بايد بدون حرکت و بدون تغيير باشند. در اين شرايط غلبه بر عواملي نظير: رانش،‌ شارژ شدن، ناپايداري هاي مکانيکي،‌ ميدانهاي پراکنده و سرگردان، صدمه پرتو و غيره براي دستيابي به معيار پايداري و ثبات مورد نظر به چالشي سخت تبديل مي شود.