以下列举电镜常见的应用（截至1984年），其在对外贸易和军事等其他领域也有其用武之地。

分子和原子形态的研究；晶体薄膜位错和层错的研究；表面物理现象的研究等。

高分子结构和性能方面的研究；一些有机复合材料的结构形态和添加剂的研究；催化剂的研究：各种无机物质性能、结构、杂质含盘的研究；甚至对一些化学反应过程的研究等。

在分子生物学、分子遗传学及遗传工程方面的研究；昆虫分类的研究：人工合成蛋白质方面的研究以及对各种细菌；病毒、噬菌体等微生物的研究。

癌症发病机理的研究及早期诊断；药理及病理学方面的研究；计划生育和节育药物的研究；对病毒及干扰素方面的研究以及临床诊断等。

因此，透射电子显微镜突破了光学显微镜分辨率低的限制，成为了诊断疑难肿瘤的一种新的工具。有研究报道，无色素性肿瘤、嗜酸细胞瘤、肌原性肿瘤、软组织腺泡状肉瘤及神经内分泌肿瘤这些在光镜很难明确诊断的肿瘤，利用电镜可以明确诊断电镜主要是通过对超微结构的精细观察，寻找组织细胞的分化标记，确诊和鉴别相应的肿瘤类型。细胞凋亡与肿瘤有着密切的关系，电镜对细胞凋亡的研究起着重要的作用，因此利用电镜观察细胞的超微结构病理变化和细胞凋亡情况，将为肿瘤的诊断和治疗提供科学依据。

透射电子显微镜观察的是组织细胞、生物大分子、病毒、细菌等结构，能够观察到不同病的病理结构，也可以鉴别一些肿瘤疾病，有研究报道电子显微镜技术通过超微结构观察可以区分癌、黑色素瘤和肉瘤以及腺癌和间皮瘤；可区别胸腺瘤、胸腺类癌、恶性淋巴瘤和生殖细胞瘤；可区别神经母细胞瘤、胚胎性横纹肌瘤、Ewing氏肉瘤、恶性淋巴瘤和小细胞癌；可区别纤维肉瘤、恶性纤维组织细胞瘤、平滑肌肉瘤和恶性神经鞘瘤以及区别梭形细胞癌和癌肉瘤。

地层的研究、分析、识别：矿石的分析研究：化石、古尸、古瓷及各种出土文物的分析研究：文物古董的真伪鉴别等。

精密合金的性能和工艺研究；钢铁材料断口分析和夹杂物成分及分布的分析研究；耐高温、高强度金属材料及超导材料等的研究；金相分析等。

各种半导体器件如超大规模集成电路等的失效分析和性能检查；硅单晶等各种半导体材料性能的分析研究；各种开关、电位器．接插件的可靠性研究及耐久性分析；录音磁带．磁粉晶形的分析检查等。

热处理工艺、焊接工艺、铸造工艺等等的研究；破损机件的断口分析等。

油田岩芯的研究分析：石油制品性能结构的研究和成分分析；催化剂的研究等等。

羊毛纤维、纸张和粮食等的质量评定；畲成纤维性能的研究：感光胶片的乳剂的研究等等。

各种陶瓷、玻璃、云母、石墨、人造金刚石及新型建筑材料的性能结构和工艺研究和成分分析。

放射性同位素以及反应堆所用特殊材料的研究分析。

航空和宇航特种材料的研究：高空生理和太空生理的研究；宇宙物质的研究分析等。

由于植物病毒引起的粮食、果树、烟草等作物的病害的防治研究；家畜、家禽、战马等发生癌病的动物病毒的研究；杂交优势以及诱发突变的研究。

刑事案件中。凶器及各种作案工具的判别与分析，为破案提供充分的证据。

大气或水中的固体粉尘、微粒的分析研究和粒度测定等。