Schemat TEM znajduje się na poniższym rysunku.

RAtg8tToRMmeX

Rysunek prezentuje schemat transmisyjnego mikroskopu elektronowego. W przekroju przedstawiono wiele elementów, podpisano najważniejsze części. Pierwszy element od góry to działo elektronowe. Następnie nieco poniżej znajduje się układ soczewek. W centralnej części mikroskopu znajduje się specjalne wejście, którym wprowadza się badaną próbkę. Poniżej ponownie kolumna zawierająca układ soczewek. W dolnej części znajduje się ekran.

Działo elektronowe wytwarza elektrony, które następnie przechodzą przez układ soczewek. Soczewki służą do odpowiedniego skupienia strumienia elektronów i nie są soczewkami optycznymi - w końcu nie mamy tu do czynienia ze światłem! Zamiast tego wytwarzają one pola elektromagnetyczne i poprzez te pola wpływają na ruch elektronów.

Elektrony, przechodząc przez próbkę (czyli przenikając przez nią, a nie odbijając się od niej - dlatego tego typu mikroskop nazywamy transmisyjnym), tracą część swojej energii. Następnie przechodzą przez kolejny układ soczewek, aż w końcu zderzają się z ekranem, na którym - na podstawie energii padających elektronów - formowany jest obraz. Ekran funkcjonuje podobnie do kliszy fotograficznej - miejsca, z którymi zderzyły się elektrony o większych energiach, są jaśniejsze.

Bardzo ciekawe i użyteczne jest to, że TEM może działać w różnych trybach. Poza zwykłym obrazowaniem, dzięki TEM (poprzez odpowiednią zmianę konfiguracji soczewek) możemy również odtworzyć obraz dyfrakcyjny dla danej próbki. Badając powstałą na skutek dyfrakcji elektronów strukturę prążków dyfrakcyjnych, jesteśmy w stanie określić, z jakiego materiału składa się dana próbka.