Die Wechselwirkung des untersuchten Materials mit dem Elektronenstrahl erlaubt auch Rückschlüsse auf die Elementzusammensetzung der Probe. Das Eindringen der beschleunigten Elektronen in die Probenoberfläche erzeugt elementspezifische Röntgenstrahlung die bei der Energiedispersiven Röntenspektroskopie (EDS / EDX) mit geeigneten Detektoren im REM und TEM erfasst werden kann.

Bei durchstrahlbaren Proben kann zusätzlich der eingetretene Energieverlust des Primärstrahls mittels der Elektronen-Energieverlustspektroskopie (EELS) bestimmt werden. Diese Information kann zur Kontrastverstärkung oder zur Erzeugung elementspezifischer Abbildungen (EFTEM/ESI) verwendet werden.