掃描電子顯微鏡對于固體材料的研究應用非常廣泛，沒有任何一種儀器能夠和其相提并論。對于固體材料的全面特征的描述，掃描電子顯微鏡是至關重要的。

在掃描電鏡應用中，很多集中在半導體器件和集成電路方面，它可以很詳細地檢查器件工作時局部表面電壓變化的實際情況，這是因為這種變化會帶來象的反差的變化。焊接開裂和腐蝕表面的細節或相互關系可以很容易地觀察到。利用束感生電流，可以觀測半導體P—N結內部缺陷。

電子束與樣品作用區內，還發射與樣品物質其他性質有關信號。例如：與樣品化學成分分布相關的，背散射電子，特征X射線，俄歇電子，陰極熒光，樣品吸收電流等；與樣品晶體結構相關的，背散射電子衍射現象的探測；與半導體材料電學性能相關的，二次電子信號、電子束感生電流信號；在觀察薄樣品時產生的透射電子信號等。目前分別有商品化的探測器和裝置可安裝在掃描電鏡樣品分析室，用于探測和定性定量分析樣品物質的相關信息。

較基本的功能是對各種固體樣品表面進行高分辨形貌觀察。大景深圖像是掃描電子顯微鏡觀察的特色，例如：生物學，植物學，地質學，冶金學等等。觀察可以是一個樣品的表面，也可以是一個切開的面，或是一個斷面。冶金學家已興奮地直接看到原始的或磨損的表面。可以很方便地研究氧化物表面，晶體的生長或腐蝕的缺陷。它一方面可更直接地檢查紙，紡織品，自然的或制備過的木頭的細微結構，生物學家可用它研究小的易碎樣品的結構。例如：花粉顆粒，硅藻和昆蟲。另一方面，它可以拍出與樣品表面相應的立體感強的照片。