Электро́нная микроскопи́я, совокупность методов исследования с помощью электронного микроскопа микроструктуры тел (вплоть до атомно-молекулярного уровня), их локального состава и локализованных на поверхности или в микрообъёме электрических и магнитных полей. Обычно объекты исследования электронной микроскопии – твёрдые тела. В просвечивающих электронных микроскопах (ПЭМ), в которых электроны с энергией 1–5 кэВ проходят сквозь объект, изучаются образцы в виде тонких плёнок, срезов, фольги толщиной 1–10 нм. Порошки, аэрозоли, микрокристаллы обычно наносятся на тонкую плёнку для изучения их структуры в ПЭМ; для исследования их в растровых электронных микроскопах (РЭМ) – на массивную подложку. Поверхностную структуру массивных тел толщиной более 1 мкм исследуют с помощью отражательных и зеркальных РЭМ, а также электронных проекторов и ионных проекторов. Поверхностная структура массивных тел, её рельеф, изучается также методом реплик: с поверхности такого тела снимается реплика-отпечаток в виде тонкой плёнки углерода, коллодия и др., повторяющая рельеф поверхности, и рассматривается в ПЭМ. Обычно предварительно на реплику напыляется слой сильно рассеивающего электроны металла, оттеняющего выступы и впадины рельефа. При т. н. методе декорирования можно исследовать также электрические микрополя, обусловленные наличием дислокаций, скоплений точечных дефектов, доменной структурой. Для этого на поверхность образца напыляется тонкий слой декорирующих частиц (атомы тяжёлых металлов с большим коэффициентом поверхностной диффузии, молекулы полупроводников и диэлектриков), осаждающихся на участках с большим числом микрополей, а затем снимается реплика с включениями декорирующих микрополя частиц.

Электронная микроскопия даёт возможность изучать не только статические, но и динамические процессы: рост плёнок, деформацию кристаллов под действием нагрузки, изменение структуры под влиянием облучения. Благодаря малой инерционности электронов можно исследовать периодические во времени процессы: перемагничивание тонких магнитных плёнок, изменение поляризации сегнетоэлектриков. Эти исследования проводят методами стробоскопической электронной микроскопии: образец облучается электронным пучком не непрерывно, а импульсами. Предельное временнóе разрешение при этом составляет около 10^–15 с.

Аморфные и квазиаморфные тела, размеры которых меньше предела разрешения электронного микроскопа, рассеивают электроны диффузно. Для них используют методы амплитудной электронной микроскопии. Для расчёта структуры объекта по наблюдаемому изображению используются методы фазовой электронной микроскопии: решается задача о дифракции электронов на кристаллической решётке. Методами фазовой электронной микроскопии по изображению восстанавливают трёхмерную структуру кристаллов и биологических макромолекул.

С помощью т. н. лоренцевой электронной микроскопии, в которой изучаются явления, обусловленные силой Лоренца, исследуют внутренние электрические и магнитные поля или внешние поля рассеяния, например поля магнитных доменов в тонких плёнках.