色差是由于成像電子的能量不同或波動，電子在透鏡磁場中運動速度不同，從物面上一點散射的電子不能聚焦在像面上同一點而形成的像差，如圖1-6所示。
不同能量的電子聚焦在不同位置，像平面上也有一個最小半徑為
的散焦斑。同樣將折算到物平面上，得到半徑為
的圓斑，用表示色差，的大小由下式來確定：
式中，
是電磁透鏡的色差系數；
是電子束的能量變化率；
為孔徑半角。上式說明，在色差系數和孔徑半角一定的情況下，電子能量的波動是主要影響因素。引起電子能量波動的原因主要有兩個：一是電子加速電壓不穩，致使入射電子能量波動；二是電子束照射試樣時和試樣相互作用，部分電子產生非彈性散射，致使能量變化。