Bij een elektronenmicroscopisch onderzoek worden cellen heel sterk vergroot, tot 50.000 keer. Zo kunnen de pathologen afwijkingen en karakteristieken van cellen waarnemen die ze lichtmicroscopisch niet kunnen zien.
Om elektronenmicroscopie te kunnen uitvoeren, is een speciale behandeling van (heel kleine) weefselstukjes nodig. De stukjes worden, na fixatie in glutaaraldehyde, ingebed in een kunsthars. Eerst wordt een halfdunne coupe (0.001mm) vervaardigd om het materiaal te beoordelen en om het juiste gedeelte van het weefsel te selecteren. Het geselecteerde stukje wordt vervolgens ultradun (80-100nm) gesneden en opgevangen op een koperen gridje. Na kleuring met uranylacetaat en loodcitraat, wordt het preparaat met een elektronenmicroscoop bekeken.
Met de elektronenmicroscoop onderzoeken pathologen voornamelijk nier-, spier- en zenuwweefsels.