La microscopia crioelettronica é utilizzata principalmente per studiare singole particelle, come virus, batteri e proteine, nel loro ambiente naturale. Attraverso questa tecnica, i ricercatori possono analizzarne in dettaglio la struttura e ottenere informazioni su come interagiscono tra loro e con il loro ambiente, oltre a caratterizzare al meglio, ad esempio, la funzione di alcune proteine (solitamente legata alla loro struttura), od ottenere informazioni accurate e dettagliate sulla struttura dei virus e dei loro siti di legame con le cellule.