光學顯微鏡只能看到細胞和部分細胞器，如線粒體和葉綠體，但只能看到其存在，看不到細胞器的具體結構（如葉綠體的基粒、線粒體的脊就不能看到）電子顯微鏡可以看到細胞器的精細結構，甚至可以看到病毒這種最小生物的結構，更甚至可以看到大分子，如蛋白質

光學顯微鏡能看到的是顯微結構，如細胞壁、液泡、葉綠體、線粒體（經健那綠染色）細胞核（其中染色體經染色在分裂期可觀察到）等。

電子顯微鏡看到的是亞顯微結構，如細胞膜、一些微小的細胞器等。

電子顯微鏡和光學顯微鏡的區別主要有下面五點：

1．光學顯微鏡（以下簡稱光鏡）使用可見光作為光源，而電子顯微鏡（以下簡稱電鏡）利用高能短波長電子束代替可見光。

2．光鏡的聚焦鏡使用光學學鏡片，電鏡則使用電磁透鏡。

3．成像系統不同。

4．放大倍數不同，光鏡一般最大能放大到2000x，電鏡則可高達數十萬倍。

5．光鏡僅能觀察到表面微細結構，電鏡可獲取晶體結構、微細組織、化學組成、電子分佈情況等。