Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) применяется в различных областях науки, среди них:

• Материаловедение. 15 ПЭМ используется для исследования тонкой структуры материалов, неоднородностей составов и дефектов их строения. 5 Получаемые изображения и спектры дают количественную информацию о локальном элементном составе поверхностных слоёв образца. 1
• Нанотехнологии. 2 В этой области ПЭМ используется для диагностики структуры и химического анализа. 2 Например, для определения температур плавления нанокристаллов, измерения механических и электрических параметров отдельных нанонитей и нанотрубок. 2
• Структурный анализ биологических объектов. 3 ПЭМ позволяет исследовать размер, морфологию и пространственное распределение бактерий. 3
• Технические исследования. 1 В этом случае ПЭМ используется для выявления микродефектов в элементах схемы, например в транзисторах или интегральных схемах. 1
• Изучение поверхности твёрдых тел. 3 ПЭМ особенно полезен для анализа поверхности наноструктурных материалов, где возможности традиционных методов анализа ограничены. 3