扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱x射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时，也可产生电子-空穴对、晶格振动 (声子)、电子振荡 (等离子体)。原则上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。
工作原理为：
在高真空的镜筒中，由电子枪产生的电子束经电子会聚透镜聚焦成细束后，在样品表面逐点进行扫描轰击，产生一系列电子信息（二次电子、背反射电子、透射电子、吸收电子等），由探测器将各种电子信号接收后经电子放大器放大后输入由显像管栅极控制的显像管。
聚焦电子束对样品表面扫描时，由于样品不同部位表面的物理、化学性质、表面电位、所含元素成分及凹凸形貌不同，致使电子束激发出的电子信息各不相同，导致显像管的电子束强度也随着不断变化，最终在显像管荧光屏上可以获得一幅与样品表面结构相对应的图像。根据探测器接收的电子信号的不同，可分别获得样品的背散射电子图像、二次电子图像、吸收电子图像等。
扫描电镜分辨率可达50~100å，电子放大倍数可由十几倍连续变化到几十万倍。因此可以对样品的整个表面进行比较仔细的观察。