掃描電子顯微鏡最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。
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。
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。
掃描電子顯微鏡具體功能用途歸納如下：
1、掃描電鏡追求固體物質高分辨的形貌，形態圖像(二次電子探測器SEI)-形貌分析(表面幾何形態，形狀，尺寸)
2、顯示化學成分的空間變化，基于化學成分的相鑒定---化學成分像分布，微區化學成分分析
1)用x射線能譜儀或波譜(EDSorWDS)采集特征x射線信號，生成與樣品形貌相對應的，元素面分布圖或者進行定點化學成分定性定量分析，相鑒定。
2)利用背散射電子BSE)基于平均原子序數(一般和相對密度相關)反差，生成化學成分相的分布圖像；
3)利用陰極熒光，基于某些痕量元素(如過渡金屬元素，稀土元素等)受電子束激發的光強反差，生成的痕量元素分布圖像。
4)利用樣品電流，基于平均原子序數反差，生成的化學成分相的分布圖像，該圖像與背散射電子圖像亮暗相反。
5)利用俄歇電子，對樣品物質表面1nm表層進行化學元素分布的定性定理分析，
3、在半導體器件(IC)研究中的特殊應用：
1)利用電子束感生電流EBIC進行成像，可以用來進行集成電路中pn結的定位和損傷研究
2)利用樣品電流成像，結果可顯示電路中金屬層的開、短路，因此電阻襯度像經常用來檢查金屬布線層、多晶連線層、金屬到硅的測試圖形和薄膜電阻的導電形式。
3)利用二次電子電位反差像，反映了樣品表面的電位，從它上面可以看出樣品表面各處電位的高低及分布情況，特別是對于器件的隱開路或隱短路部位的確定尤為方便。
4、利用背散射電子衍射信號對樣品物質進行晶體結構(原子在晶體中的排列方式)，晶體取向分布分析，基于晶體結構的相鑒定。
以上是掃描電子顯微鏡的主要功能。同時掃描電子顯微鏡還可以作為顯微操作平臺，可接配納米機械手、微機械探針、接配離子槍等裝置，進行離子切割加工，納米操作，微區尺度物理化學性質測量；為適應材料的動態觀察和材料所處環境，可配置特殊樣品臺，如機械拉伸臺、高溫樣品臺、低溫樣品臺，樣品分析室充入可與樣品發生物理化學反應的特殊氣體。
掃描電子顯微鏡小結：
掃描電鏡通常至少有一個探測器(一般為二次電子探測器SEI)，很多都配有額外的探測器，如EDS,BSE,WDS,EBSD,CL等等，但特定儀器的特殊功能強烈依賴于合適的探測器，同時探測器的安裝角度即樣品分析室的專業設計，對于分析效果影響重大。深入了解各種功能機理，才能獲得最佳的電子顯微分析質量。