Próbki biologiczne bardzo słabo oddziałują z elektronami. Do pomiarów SEM wykorzystuje się jedynie suche materiały. Szacuje się, że cząsteczka zanurzona w roztworze wodnym oddziałuje z elektronami tylko 30% mocniej niż sama woda, co stanowi przyczynę niskiego kontrastu obrazowania. Materiały organiczne, które naturalnie wykazują małą zawartość wody (np. pióra, kości) można obrazować bez obróbki, jednak żywe komórki należy utrwalić poprzez wysuszenie np. aldehydem glutarowym. Następnie przestrzenie pozbawione wody wypełnia się etanolem, który jest usuwany z próbek przy pomocy CO2. Po przyklejeniu próbek do podłoża wykonuje się napylenie złotem.
Inną metodą utrwalanie próbek jest barwienie negatywne. Przez wiele lat przygotowanie preparatów polegało na umieszczeniu badanej cząsteczki na podłożu i pokryciu jej cieniutką warstwą soli ciężkiego metalu (np. uranu), który silnie oddziaływał z elektronami. Barwienia negatywnego używa się jedynie przy obserwacjach transmisyjnych, gdy rejestruje się wyłącznie elektrony przechodzące przez próbkę. Warto zwrócić uwagę, że każdy z wymienionych sposobów wiąże się ze zniszczeniem struktury przestrzennej danej cząsteczki.