扫描电镜的工作原理，从电子偏光显微镜的电子枪阴极发出的电子，经栅极调制，受1-30千伏高压加速，经过三个磁透镜三级缩小，形成一个直径小于100埃的高能电子束。电子束由二组扫描线圈调制，高速地打在样品表面，在样品表面激发出二次电子、背散射电子、俄歇电子、透射电子、吸收电子、内部电动势、X射线、阴极发光等一系列信息。

    各种电子信息经各种探测器接收，再经过几级放大和处理，随样品表面形貌、材料等因素而变。电子信息经视频放大器进一步放大，调制显像管荧光屏的亮度。由于显像管偏转线圈和镜筒中扫描线圈中的扫描电流是严格同步的。因此，探侧器逐点检取由样品表面各个部位产生的信息，由于样品表面的几何形状、化学成分和电位分布等存在的差异，使电子束从样品表面扫描范围内各部位激发出来的电信号也不同，从而产生信息反差。于是，在显像管荧光屏上形成反映样品表面形貌或元素分布的扫描电子图像。

    在扫描电镜上，一般有两个显像管:一个是长余辉的，用以观察多另一个是短余辉的，用以记录拍照，可由一个转换开关加以选择。

    扫描电镜通常是由电子光学系统、真空系统、电子信息收集、处理和显示系统、电x系统等几部分组成。另外，为了对样品作不同的测试目的，还可以配合有x射线谱仪(包括光谱仪和能谱仪)、阴极发光系统、电子能量损失谱仪等各种不同用途的附件。日本岛津生产的EMX-SM型电子探针扫描电镜，最多可以同时安装7个X光光谱仪。如美国ARL公司的扫描电镜光量计SEMQ最多可装12个固定光谱仪，或者装2个扫描线性光谱仪和8个固定光谱仪，能同时分析多种元素。