初期の開発編集
1960年代、高エネルギー電子ビームによる放射線損傷のため、構造決定法としての透過電子顕微鏡の使用は制限されていた。 科学者たちは、試料を低温で検査すれば、ビームによる放射線損傷を減らせるという仮説を立てた。 液体ヘリウム（-269 ℃、4 K、-452.2 °F）と液体窒素（-195.79 ℃、77 K、-320 °F）が低温媒体として検討された。 1980年、Erwin KnapekとJacques Dubochetは極低温でのビーム損傷に関するコメントを発表し、次のような観察を共有した：
カーボンフィルムにマウントした薄い結晶は4 Kでは室温に比べて30から300倍のビーム耐性があることがわかった… しかし、この結果は再現性がなく、わずか2年後のNature誌に、ビーム耐性が当初の予想より低いことが修正されて発表されました。 1981年、欧州分子生物学研究所のAlasdair McDowallとJacques Dubochetは、クライオ電子顕微鏡の最初の成功例を報告した。 McDowallとDubochetは、親水性の炭素膜に純水をスプレーして薄膜にし、それを低温（77Kに冷却した液体プロパンまたは液体エタン）中に急速に浸した。 アモルファス氷の薄膜の厚さは1μm以下で、電子回折パターンによりアモルファス／ガラス状の氷の存在が確認された。 1984年、Dubochetのグループは、ガラス化したアデノウイルス2型、T4バクテリオファージ、セムリキ森林ウイルス、バクテリオファージCbK、および小胞性口内炎ウイルスの分析により、構造生物学における低温電子顕微鏡の威力を証明しました。
2017年ノーベル化学賞受賞編集
2017年、生体分子を画像化する技術の開発により、Jacques Dubochet, Joachim Frank, Richard Hendersonの3人がノーベル化学賞を受賞しました。
X線結晶学に対抗し得るもの編集
主要記事: X線結晶学2020年10月27日現在、X線結晶学は150494個の生物試料の画像化に使用されており、生物顕微鏡の技術としては圧倒的で、クライオ電子顕微鏡はわずか6016個と大きく水をあけられている。
しかし、Natureによると、ケンブリッジ大学の直接電子検出器（しばしば直接検出装置、DDDと呼ばれる）の進歩やSPT labtechによるサンプル作成の自動化により、生物分野での利用が増加し、クライオEMがライバルとなる可能性が出てきたという。
X線結晶構造解析の分解能は結晶の純度によって制限され、これらの試料を作成するには非常に時間がかかり、数ヶ月から数年かかることもあります。 また、結晶化しにくいタンパク質もある。 Cryo-EMの試料作成にはやはり手間がかかりますが、試料を「自然の状態」で観察するため、これらの問題はありません
Proteopediaによると、Protein Data BankでX線結晶構造解析によって達成された分解能の中央値（2019年5月19日現在）は2.0です。05Å、記録上達成された最高分解能（2020年10月27日現在）は0.48Åである。2020年現在、Cryo-EMによって決定されたタンパク質構造の大半は3～4Åという低い分解能であるが、最高のCryo-EM分解能は1.5Åに近づいており、場合によっては分解能において公平なライバルとなる。
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