1932年，德国物理学家鲁斯卡和德国电气工程师克诺尔发明了世界上第一台电子显微镜。 同年，鲁斯卡发表论文“几何电子光学的发展”，第一次使用电子显微镜的名称，因此这一年也被公认为是电子显微镜的发明年。

除了动植物以外，自然界还有一个庞大的微生物世界。 它们都很小，哪怕把几亿个微生物堆积在一起也只有一粒米那么大。 但是电子显微镜的发明，终于打开了人类通向微生物等微观世界的大门。

16世纪末，荷兰眼镜商詹森父子发明了世界上最早的显微镜。 1683年，荷兰生物学家列文虎克借助显微镜发现了细菌，之后对动植物的显微构造也有所观察，这可以说是显微镜发展史上的第一座里程碑。

19世纪中期光学显微镜的发明，导致了细胞的发现和细胞理论的建立，这是人类认识微观世界的一大突破。 可随着对细胞研究的不断深入，光学显微镜的缺点日益明显：它以可见光作光源，分辨能力受光波影响，无法进一步了解细胞的微细结构。

斯卡和组长克诺尔对阴极射线示波器做了一些改进，成功地得到铜网的放大像。 尽管这种电子像放大率仅为12倍，但它雄辩地说明，使用电子束和电子透镜可以制成和光学像相同的电视像。 从此，电子显微法便被正式确立了。

不过，之前的两次“发现”，则为克诺尔和鲁斯卡的研究奠定了基础。 1924年，法国物理学家德布罗意发现电子束呈波状运动，但它的波长要比光的波长短得多。 德布罗意的发现意味着如果能找到使电子束聚集的方法，就能将它用来放大物像。 两年后，德国物理学家布施发现了调解焦点所产生的效果——电磁场或静电场中不再有电子了。 实际上，电磁场或静电场成了一个透镜，电子变成了光。 结合两次“发现”，电子显微镜才得以被发明并以惊人的速度发展。

20世纪30年代末，德国西门子公司、英国大都会·维克尔公司和美国无线电公司等著名高科技公司完善了电子透镜的基本原理，将电子束聚集在真空腔内形成的电磁场或静电场中，从而达到放大物体的目的。 1938年，可以将照片放大三万倍的电子显微镜研制成功。

此后，出现一种改进型电子显微镜，可以将物体放大10万倍。 就这样，伴随着技术水平和设备的不断提高和改进，人们终于实现了观察原子的梦想。 现在，高分辨电子显微镜的分辨本领已达0.1纳米，放大倍数在150万倍以上——这相当于把一个直径4米的气球放大到地球那么大，并可以把原子放大成一个个小馒头那么大，那么清晰可见！

值得一提的是，从19世纪末到20世纪20年代，尽管已有不少杰出科学家发现了电子束可以聚焦并得到了成像公式，但为什么他们没有进行引导，让电子束代替光束发明电子显微镜呢？其中主要原因之一，是他们远离科学实验。 而鲁斯卡和克诺尔敢于排除人们的偏见和责难，勇于实践，终于发明了电子显微镜。

早期的电子显微镜是透射式电子显微镜，后来又发展出扫描电子显微镜和反射电子显微镜等多种形式的电子显微镜。 但电子显微镜有一个缺点——便是不能穿过水。 1986年，因为克诺尔去世早，诺贝尔物理学奖授予了鲁斯卡（1988年5月去世）和发明扫描隧道显微镜的两位科学家。