میکروسکوپ الکترونی توسط فیزیکدان مجارستانی لیو زیلارد در اواخر دهه سوم قرن بیستم اختراع شد. بعد از ساخت میکروسکوپ نوری و توسعه آن، دانشمندان دریافتند که این میکروسکوپ­ ها دارای محدودیت در بزرگنمایی بوده و از حدی بیشتر نمی­ توان با آن­ها بزرگنمایی ایجاد کرد. بنابراین دانشمندان به دنبال ساخت میکروسکوپی بودند که توان بالاتر و قدرت تفکیک بیشتری داشته باشد و چون نور مرئی با توجه به طول موج آن، قدرت تفکیک محدودی داشت، پرتو الکترون را برای مشاهده انتخاب نمودند و میکروسکوپ ساخته شده را میکروسکوپ الکترونی نامیدند. از آنجایی که طول موج الکترون می تواند بسیار کوتاه باشد، پس در میکروسکوپ های الکترونی (نسبت به میکروسکوپ های نوری) می توان به بزرگنمائی و قدرت تفکیک بسیار بالا دست یافت.

قوی‌ترین میکروسکوپ الکترونی دنیا با نام پیکو در سال ۲۰۰۹ در مدرسه عالی فنی آخن در آلمان ساخته شده و توان نمایش ذراتی به اندازه ۵۰ پیکومتر (پنج صدم نانومتر) و تصاویری از اجزای اتم و حرکت اتم‌ها را دارد. با پیشرفت و تکامل میکروسکوپ های الکترونی، مطالعه در زمینه نانو فناوری، شناخت مواد و زیست فناوری سرعت فزاینده ای گرفته است. و ادعای گزافی نیست اگر گفته شود بخش اعظم پیشرفتهای قرن اخیر در این حوزه ها، مدیون انواع میکروسکوپ‌های الکترونی است.