原位透射电镜对比其他原位表征手段，原位透射电镜具有高的分辨率，可与其他技术联用等优势，引起研究者们的广泛关注。原位透射电镜在材料合成，化学催化，生命科学和能源材料领域有着重要的应用，可以通过在原子尺度下实时观察和控制气相反应和液相反应的进行，从而研究反应的本质机理。
研究者们利用原位透射电镜理解气相和液相化学反应的机理和纳米材料的转变过程，以期望从化学反应的本质理解、调控和设计材料的合成。通过外部引入光、电、热信号，从而实现原位观察气相、液相反应的材料行为和反应机理。通过与其他技术的联用，如光谱、气相色谱、高效液相色谱等，实现化学反应动态、定量定性的原位观测。目前，原位电子显微技术已在材料合成、化学催化、能源应用和生命科学领域发挥着重要作用。
