Microscópios eletrônicos sondam o mundo microscópico mais profundamente que microscópios de luz refletida. Disparam feixe de elétrons através da amostra em chapa fotográfica ou tela fosforescente. Processo similar a raio-X, mas podem focar e estreitar o feixe a tamanho menor que um átomo. Gravar imagem em chapa permite ver estruturas muito menores que com luz refletida.
Microscópios de luz permitiam ver células, mas com limitação. Conforme ampliação aumentava, o foco diminuía. Microscópio eletrônico não usa luz refletida. Feixe de elétrons atravessa a amostra para tela ou chapa. Resultado: capacidade de visualização ~10.000 vezes maior que microscópio de luz. Cientistas agora veem muito mais profundamente nas células para melhor compreensão.
Além de maior ampliação, microscópios eletrônicos deram profundidade de campo. Ver o que está à frente e atrás da célula permitiu entender melhor relações entre células. Mudança de imagem 2D para 3D permitiu medir tamanho e estrutura de cada célula com mais precisão. Imagem maior e mais nítida que microscópio de luz.
Usando diferentes corantes, cientistas veem diferentes partes das células. Corantes específicos reagem com lipídios, proteínas e ácidos nucleicos, dando imagens de alto contraste dentro das células. Anticorpos corados com metais pesados denso em elétrons determinam proteínas subcelulares e localizações. Ver como células funcionam deu pistas vitais sobre como a vida funciona. Trouxe novos tratamentos e métodos para doenças.
Ao se aprofundar na célula com microscópio eletrônico, a ciência aprendeu algo importante: no nível celular, a distinção entre planta e animal não é tão clara. Encontraram organismos multicelulares e unicelulares. Alguns unicelulares são coletores móveis de alimentos e também fotossintetizantes como plantas. Como esses organismos trabalham juntos torna cada espécie única. Microscópio eletrônico deu aos cientistas capacidade de ver e entender funcionamento de estruturas celulares.