掃描電鏡以其高的分辨率，良好的景深及簡易的操作等優勢在材料學、物理學、化學、生物學、考古學、地礦學、食品科學、微電子工業以及刑事偵查等領域有廣泛的應用。它可以對組織進行形貌分析，斷口分析，元素定性和定量分析以及晶體結構分析，現將SEM掃描電鏡在各領域的具體應用總結如下。

材料學

1、納米材料

掃描電鏡可直接觀察納米材料的結構，顆粒尺寸 、分布 、均勻度及團聚情況 ，結合能譜還能對納米材料的微區成分進行分析，確定納米材料的組成。

納米材料的性質與其組成和表面形貌有很大的關系，利用SEM掃描電鏡分析納米材料，可建立起納米材料種類、微觀形貌與宏觀性質之間的聯系，對于改進合成條件，制備出具有優異性能的納米 材料有很重要的指導意義。

2、高分子材料

掃描電鏡能直接觀察高分子材料如均聚物，共聚物和共混物的顆粒，塊體，纖維，膜片和其產品的微觀形貌以及增強材料如粉體顆粒和纖維在母體內的分散狀態。

SEM掃描電鏡也可以觀察到高分子材料老化，疲勞，拉伸以及扭轉過程中斷口斷裂與擴散過程，從而有助于對其斷裂原因，模式與機制進行分析。

3、金屬材料

1）掃描電鏡可對金屬材料的微觀組織（如馬氏體，奧氏體，珠光體，鐵素體等）進行顯微結構及立體形態的分析。

2）SEM掃描電鏡可以分析金屬材料表面磨損，腐蝕和形變（例如多晶位錯與滑移）情況； 觀察金屬材料的斷口形貌，揭示其斷裂機理（解理斷裂，準解理斷裂，韌窩斷裂，沿晶斷裂，疲勞斷裂）； 鋼鐵產品質量與缺陷分析（例如氣泡、顯微裂紋、顯微縮孔等）。  

3）掃描電鏡與能譜相結合可確定金屬與合金各元素偏析情況，觀察金屬間化合物相，碳化物相，氮化物相和鈮化物相，并進行成分識別；鋼鐵組織晶界上夾雜物或者D二相的觀察與成分識別；零部件失效分析（例如畸變失效、斷裂失效、磨損失效與腐蝕失效），并可識別失效零件表面析出物與腐蝕產物。 另外，針對拋光金屬樣品采用SEM掃描電鏡和EBSD相結合的方法可以進一步分析其晶體結構。

4、陶瓷材料

掃描電鏡可對陶瓷材料的原料，成品的顯微結構及缺陷等進行分析，觀察陶瓷材料中的晶相，晶體大小，雜質，氣孔及孔隙分布情況，晶粒的取向以及晶粒的均勻度等情況。

5、生物材料

SEM掃描電鏡可用于觀察生物活性鈦材料和生物陶瓷材料以及這些材料經過特殊處理后的表面形貌以及羥基磷灰石或細胞在這些材料表面的生長情況。

此外，掃描電鏡還能用于觀察水凝膠的孔洞結構，膠原的纖維結構，人工骨的孔分布情況以及磁性生物顯影材料的尺度及包覆情況等，為改善合成工藝，制備性能優異的生物材料提供了依據。