17世紀光學顯微鏡的發明，促進了細胞學的發展，20世紀電子顯微鏡的發明，揭開了病毒和細胞亞顯微結構的奧妙。在20世紀60年代以來，電鏡廣泛應用于工農業生產、材料學、考古學、生物學、組織學、病毒學、病理學和分子生物學等眾多研究領域中。
透射電鏡在生物醫學領域中的應用：
1 在細胞學方面：由于超薄切片技術的出現和發展，人類利用透射電鏡對細胞進行了更深入的研究，觀察到了過去無法看清楚的細胞超微結構。例如，用電鏡觀察到了生物膜的三層結構以及細胞內的各種細胞器的形態學結構等。
2 電鏡在發現和識別病毒方面起到了重要作用：許多病毒，尤其是腫瘤病毒就是用電鏡發現的。透射電鏡也為病毒的分類提供了直觀的依據，例如去年肆虐全球的SARS病毒就是在電鏡下觀察到并確認是病毒而不是支原體的。
3 在臨床病理診斷方面：生物體發生疾病都會導致細胞發生形態和功能上的改變，通過對病變區細胞的電鏡觀察就可以為疾病診斷提供有力依據。例如目前電鏡在腎活檢、腫瘤診治中發揮了重要作用。
4 電鏡技術與生命科學中新興起的技術相結合，促進了新技術的應用。例如電鏡技術與免疫學技術相結合產生了免疫電鏡技術，它可以對細胞表面及細胞內部的抗原進行定位，可以了解抗體合成過程中免疫球蛋白的分布情況等。
