Som i traditionella transmissionselektronmikroskop (TEM; se elektronmikroskop) erhålls en mycket hög detaljupplösning genom att provet studeras med en elektronstråle. För att undvika att känsliga biomolekyler skadas av elektronstrålen löses provet i vatten och chockfryses i flytande etan vid temperaturen −190 °C, varvid en icke-kristallin glaslik vattenform bildas (så kallad vitrifiering) som är transparent för elektronerna.