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透射电子显微镜（Transmission electron microscope，缩写TEM），简称透射电镜，是将电子枪发射出的电子束作为照明光源的电子显微镜，电子束经磁透镜加速和聚焦后投射到薄样上，电子束与样品中的原子碰撞而发生弹性、非弹性散射以及透过电子。散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因而可以形成明暗不同的影像，影像经过磁透镜放大、聚焦后在荧光屏或者相机上显示出来。
传统透射电子显微镜主要是利用高能电子束与薄样作用时产生的弹性散射电子和透射电子来进行成像，而与扫描电子显微镜技术结合而制造出的扫描透射电子显微技术即（STEM）利用非常小的束斑（尤其是球差校正后形成的束斑）进行成像，可以获取更高的空间分辨率和灵敏度。能量过滤技术的引入则可获得电子图像整个能量范围的图像信息，甚至可以进行化学键成像和带隙成像。
通常我们在表征自己研究合成的材料中，使用的透射电子显微镜，主要涉及到有以下几种表达：TEM、HRTEM、衍射、EDS/EDX能谱、EDS-点扫、EDS-线扫、EDS-Mapping、STEM像。TEM主要是用于拍摄低倍形貌像，一般用于观测颗粒形貌以及尺寸；HRTEM主要用于晶格条纹的拍摄；衍射主要用于结构的分析，拍摄出好看的衍射花样；EDS/EDX主要是用于元素的探测，通过对样品中某个点、线、面区域的信号探测，输出对应的能量谱图，常用的是面扫某个特点目标区域得到对应的元素含量分布图。
