TEM系統由以下幾部分組成
電子槍：發射電子，由陰極、柵極、陽極組成。陰極管發射的電子通過柵極上的小孔形成射線束，經陽極電壓加速后射向聚光鏡，起到對電子束加速、加壓的作用。
聚光鏡：將電子束聚集，可用于控制照明強度和孔徑角。
樣品室：放置待觀察的樣品，并裝有傾轉臺，用以改變試樣的角度，還有裝配加熱、冷卻等設備。
物鏡：為放大率很高的短距透鏡，作用是放大電子像。物鏡是決定透射電子顯微鏡分辨能力和成像質量的關鍵。
中間鏡：為可變倍的弱透鏡，作用是對電子像進行二次放大。通過調節中間鏡的電流，可選擇物體的像或電子衍射圖來進行放大。
透射鏡：為高倍的強透鏡，用來放大中間像后在熒光屏上成像。
此外還有二級真空泵來對樣品室抽真空、照相裝置用以記錄影像。