分辨能力是電子顯微鏡的重要指標，電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點的最小間距來表示，即稱為該儀器的最高點解析度：d=δ。顯然，解析度越高，即d的數值（為長度單位）愈小，則儀器所能分清被觀察物體的細節也就愈多愈豐富，也就是說這臺儀器的分辨能力或分辨本領越強。

解析度與透過樣品的電子束入射錐角和波長有關。可見光的波長約為300～700奈米，而電子束的波長與加速電壓有關。依據波粒二象性原理，高速的電子的波長比可見光的波長短，而顯微鏡的解析度受其使用的波長的限制，因此電子顯微鏡的解析度（0.2奈米）遠高於光學顯微鏡的解析度（200奈米）。當加速電壓為50～100千伏時，電子束波長約為0.0053～0.0037奈米。由於電子束的波長遠遠小於可見光的波長，所以即使電子束的錐角僅為光學顯微鏡的1%，電子顯微鏡的分辨本領仍遠遠優於光學顯微鏡。光學顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，而現代電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，所以透過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。 單就放大率（magnification）而言，是指被觀察物體經電子顯微鏡放大後，在同一方向上像的長度與物體實際長度的比值。這是兩條直線的比值，有人將放大率理解為像與物的面積比，這是一種誤解，勢必引起概念上的混淆和計算方法與結果上的混亂。