Лабораторія електронної мікроскопії була створена в ІМФ АН України в 1985 р. з метою розвитку фундаментальних досліджень у галузі фізики міцності і фазових перетворень в металевих системах, розвитку нових електронно-мікроскопічних методик та підвищення їх ефективності. До 2013 року лабораторією завідував д.ф.-м.н. Ю.Н. Петров. З 2013 по 2015 рр. лабораторією керував д.ф.-м.н., с.н.с. В. Л. Свечніков. З 2015-го року лабораторією керує М. A. Скорик.

Основними напрямками наукової тематики є: 

• Атомна структура і термодинаміки недосконалостей в високолегованих сталях і сплавах. Тонка структура планарних дефектів і розподіл легуючих елементів на недосконалостях цього типу. Стійкість кристалічної структури в недосконалій граткі і зародження мартенситної фази в високолегованих сталях 
• Тонка структура внутрішніх поверхонь в металах і сплавах і мікросегрегаціі на них 
• Структура недосконалостей і розподіл легуючих елементів в сталях і сплавах після динамічних впливів 
• Електронна структура недосконалостей і енергія зв'язку легких елементів з матрицею і фазами виділення в високолегованих сплавах. 

Лабораторія виконує також дослідження за плановою тематикою інших підрозділів Інституту в області аморфних матеріалів, ВТСП-керамік, напилених плівок, мікроелектроніки, зварювання металів, вибухової обробки та інших галузях сучасної науки і наукомістких технологій. 

Удосконалення електронно-мікроскопічних методик проводиться в напрямку розвитку аналітичної (кількісної) електронної мікроскопії, локального елементного аналізу, кристалографічного аналізу в мікрообластях, та локальної електронної структури металевих систем. 

Лабораторія проводить також спільні дослідження в рамках міжнародного співробітництва з науковими установами інших країн (наприклад, з Рурським університетом, Бохум, Німеччина та ін.) В даний час лабораторія електронної мікроскопії з технічного оснащення і методикам, що використовуються, відповідає сучасному світовому рівню. Вона оснащена аналітичною електронно-мікроскопічною системою високої роздільної здатності JEM-2000FXII фірми "JEOL" (Японія), забезпечена рентгенівським дисперсійним спектрометром AN10000/95S, LZ5 детектором з UTW-вікном, розрахованим на аналіз легких елементів від В (Z = 5) і спектрометром енергетичних втрат електронів. 

Зазначене обладнання дозволяє: 

• Отримувати зображення з високою роздільною здатністю в режимі TEM (0,14 нм по зображенню кристалічної гратки, 0,28 нм по точках) 
• Одержувати зображення з високою роздільною здатністю в режимі SEM (3 нм) 
• Одержувати зображення з високою роздільною здатністю в режимі STEM (1,5 нм) 
• Одержувати зображення в зворотно розсіяних електронах в режимах "ТОРО" та "СОМРО" 
• Проводити дослідження кристалічної структури зразків методами дифракції електронів: 

а) дифракція з високою роздільною здатністю,

б) дифракція з високою дисперсією,

в) дифракція з обраного місця,

г) мікродифракція від малих ділянок зразка (до 10 нм),

д) дифракція в збіжному пучку,

е) картини каналування;

• Проводити елементний аналіз малих дільниць зразка від В₅ до U₉₂ з енергетичним дозволом 143 eV і просторовим дозволом до 50 нм в ТЕМ-режимі і до 10 нм в STEM-режимі; 
• Проводити спектроскопічний аналіз електронів по енергіях з енергетичним дозволом в 2 eV при високому просторовому дозволі. 

Лабораторія оснащена також сучасним обладнанням, що дозволяє виготовляти тонкі зразки для електронної мікроскопії, що просвічує, в тому числі приладом для електролітичного стоншення металевих зразків "TENUPOL 3" фірми "STRUERS", приладом для іонного стоншення зразків типу DUO ION MILL 600 фірми "GATAN" (США) та іншим допоміжним обладнанням. 

У лабораторії останнім часом досліджено розподіл вуглецю на недосконалостях будови в марганцевому аустеніті. Показано, що концентрація цього елемента на дефектах упаковки на порядок вище, ніж у матриці. Термодинамічний розрахунок енергії цих недосконалостей з урахуванням отриманих прямих експериментальних даних про локальні концентрації вуглецю вказує на добре узгодження розрахункового значення енергії дефекту упакування з експериментальним. Вивчено також розподіл марганцю на недосконалостях і встановлено його антисегрегаційні властивості у присутності вуглецю (Ю.Н. Петров, І.А. Якубцов). 

Досліджено механізм розпаду азотистого мартенситу при відпусканні хромової сталі. Встановлено, що в хромистого мартенсита утворення нітридних фаз при відпусканні істотно відрізняється від такого в системі Fe-N. Показано, що на початкових стадіях відпускання утворюється гексагональний нітрид заліза, а при більш високих температурах відпускання відбувається перерозподіл легуючих елементів і утворення різних нітридних фаз. Вивчено тонку структуру недосконалостей в легованому аустеніті після динамічного (вибухового, ударного) навантажування і встановлені суттєві відмінності в їх тонкій структурі та розподіл легуючих елементів у порівнянні зі статичним. Досліджено також початкові стадії кристалізації в аморфній системі Fe_73,5Si₅BNNb при нагріванні (Ю.Н. Петров, Л.Н. Трофімова).

• атомна структура і термодинаміки недосконалостей в високолегованих сталях і сплавах. Тонка структура планарних дефектів і розподіл легуючих елементів на недосконалостях цього типу. Стійкість кристалічної структури в недосконалій граткі і зародження мартенситної фази в високолегованих сталях;
• тонка структура внутрішніх поверхонь в металах і сплавах і мікросегрегаціі на них;
• структура недосконалостей і розподіл легуючих елементів в сталях і сплавах після динамічних впливів;
• електронна структура недосконалостей і енергія зв'язку легких елементів з матрицею і фазами виділення в високолегованих сплавах;
• лабораторія виконує також дослідження за плановою тематикою інших підрозділів Інституту в області аморфних матеріалів, нано матеріалів, ВТСП-керамік, напилених плівок, мікроелектроніки, зварювання металів, вибухової обробки та інших галузях сучасної науки і наукомістких технологій.

Лабораторія обладнана аналітичною електронно-мікроскопічною системою високої роздільної здатності JEM-2000FXII виробництва "JEOL" (Японія), забезпечена рентгенівським дисперсійним спектрометром AN10000/95S, LZ5 детектором з UTW-вікном, розрахованим на аналіз легких елементів від В (Z = 5) і спектрометром енергетичних втрат електронів, растровим електронним мікроскопом VEGA 3 SBU Tescan (Чехія) з енергодисперсійним спектрометром Bruker Nano та великою кількістю пристроїв для підготування проб зразків.