Transmisijska elektronska mikroskopija (TEM) je slikovna tehnologija, pri kateri elektronski žarki prehajajo skozi zelo tanko prerezane vzorce. Ko se elektroni prenašajo skozi vzorec in sodelujejo z njegovo strukturo, se slika loči, ki se poveča in osredotoči na slikovni medij, kot je fotografski film ali fluorescenčni zaslon, ali pa jo zajame posebna CCD kamera. Ker imajo elektroni, ki se uporabljajo v transmisijski elektronski mikroskopiji, zelo majhno valovno dolžino, lahko TEM slikajo pri veliko višjih ločljivostih kot običajni optični mikroskopi, ki so odvisni od svetlobnih žarkov. Zaradi svoje večje ločljivosti imajo TEM pomembno vlogo na področju virologije, raziskav raka, študija materialov ter pri raziskavah in razvoju mikroelektronike.
Prvi prototip TEM je bil zgrajen leta 1931, do leta 1933 pa je bila enota z ločljivostjo, večjo od svetlobe, dokazana z uporabo slik bombažnih vlaken kot preskusnega vzorca. V naslednjih nekaj desetletjih so bile slikovne zmogljivosti transmisijske elektronske mikroskopije izpopolnjene, zaradi česar je bila tehnologija uporabna pri preučevanju bioloških vzorcev. Po uvedbi prvega elektronskega mikroskopa v Nemčiji leta 1939 je nadaljnji razvoj upočasnila druga svetovna vojna, v kateri je bil bombardiran ključni laboratorij in sta umrla dva raziskovalca. Po vojni je bil predstavljen prvi elektronski mikroskop s povečavo 100k. Njegovo temeljno večstopenjsko zasnovo je še vedno mogoče najti v sodobni transmisijski elektronski mikroskopiji.
Ko je tehnologija TEM dozorela, je bila v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja izpopolnjena sorodna tehnologija, skenirna transmisijska elektronska mikroskopija (STEM). Razvoj poljske emisijske puške in izboljšane leče objektiva sta omogočila slikanje atomov z uporabo STEM. Velik del razvoja tehnologije STEM je posledica napredka v transmisijski elektronski mikroskopiji.
TEM običajno vključujejo tri stopnje leče: zgoščevalno lečo, lečo objektiva in lečo projektorja. Primarni elektronski žarek tvori zgoščevalna leča, medtem ko objektivna leča fokusira žarek, ki gre skozi vzorec. Projicirna leča razširi žarek in ga projicira na slikovno napravo, kot je elektronski zaslon ali list filma. Za popravljanje popačenj žarka se uporabljajo druge specializirane leče. Energijsko filtriranje se uporablja tudi za popravljanje kromatske aberacije, oblike popačenja, ki nastane zaradi nezmožnosti leče, da izostri vse barve spektra na isti točki konvergence.
Medtem ko se različni sistemi transmisijske elektronske mikroskopije razlikujejo po svojih specifičnih zasnovah, imajo več skupnih komponent in stopenj. Prvi od teh je vakuumski sistem, ki ustvarja tok elektronov in vključuje elektrostatične plošče in leče, s katerimi lahko operater usmerja žarek. Stopnja vzorca vključuje zračne zapore, ki omogočajo vstavljanje predmeta, ki ga je treba preučevati, v tok. Mehanizmi v tej fazi omogočajo pozicioniranje vzorca za optimalen pogled. Elektronska pištola se uporablja za “črpanje” toka elektronov skozi TEM. Končno, elektronska leča, ki deluje podobno kot optična leča, reproducira ravnino predmeta.