与另外两种技术：X射线晶体学(X-ray crystallography)和核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)一起构成了高分辨率结构生物学研究的基础，在获得生物大分子的结构并揭示其功能方面极为重要。
快速冷冻可以使蛋白质和所在的水溶液环境迅速从溶液态转变为玻璃态，玻璃态能使蛋白质结构保持其天然结构状态 如果以缓慢温和的方式冷冻，这个过程会形成晶体冰，生物分子的结构将被晶格力彻底损坏。低剂量冷冻成像能够保存样品的高分辨率结构信息，确保了从电镜图形中解析蛋白质结构的可能性。与此同时，在电镜图像处理算法方面奠定和发展了这项技术的理论基础。
冷冻电镜技术大致可以分为三个主要步骤：①样品冷冻（保持蛋白溶液态结构）；②冷冻成像（获取二维投影图像）；③三维重构（从二维图像通过计算得到三维密度图）。
冷冻电镜技术的特点是：不需要大量样品，不需要结晶，即可迅速解析大型蛋白复合体原子分辨率三维结构。
包括冰冻断裂与蚀刻复型两步
观察膜断裂面上的蛋白质颗粒和膜表面形貌特征，图像有立体感
观察诸如细胞器、细胞膜、乳胶或液体的表面界面等结构。
冷冻：首先将样品在冷冻剂中急速冷冻
断面：在冷冻条件下样品变得又硬又脆，通过刀片（或类似物）或释放弹簧负载的外力在真空中来破开冷冻样本，并沿着最小阻力线断裂样本。在切断后的断面上有细胞器，其间还有冻成冰的水
**蚀刻：**就是在真空中使冷冻样品表面上的冰升华。
目的是为了暴露出样品断裂面上的超微结构，便于喷镀
水的升华与凝结 – 冷冻蚀刻与污染
要暴露冷冻断裂面，需要把冰去除。这就需要通过把断裂面的冰升华去除以保存样品的结构。升华的过程是冰不经过液态过程直接转化为气态。而液态过程会导致样品体积和结构的破坏。
细胞外表面；细胞膜冷冻断裂面；细胞膜外层冷冻断裂面；细胞膜内表面；细胞质
**水的升华/冷凝过程取决于特定温度下的饱和压力，以及水或冰在室内的有效水分压。 【**注意：良好的真空度会降低水分压】
**喷镀：**在样品断裂面上喷镀一层铂膜及碳膜。铂膜厚度为2～5nm。为使图像具有立体感，喷铂的方向与样品成45度角。为加固铂膜强度，再喷镀一层碳，喷碳的方向与样品面成90度角。
剥离清洗喷镀后，将样品取出放入10～30%次氯酸钠腐蚀液中，样品渐冒气泡并与复型膜分离。随后用蒸馏水仔细清洗复型膜。
捞膜将清洗后的复型膜捞在不加支持膜的400目载网上，待干后电镜观察