Ultramikroskooppiset esineet, joita joskus kutsutaan submikroskooppisiksi tai nanoskooppisiksi, ovat liian pieniä esineitä, jotta niitä voitaisiin havaita hyödyllisesti tavanomaisella mikroskoopilla. Tämä viittaa tyypillisesti alle mikronin kokoisiin esineisiin, mutta voi viitata jopa muutaman mikronin kokoisiin bakteereihin. Mikroni tai mikrometri on miljoonasosa metrosta, jota seuraa nanometri, joka on metrin miljardiosa.
Yleisin tapa havaita ultramikroskooppisia esineitä on vuonna 1931 keksitty elektronimikroskooppi. Pariin muuhun kuuluu ultramikroskooppi, joka tarkkailee valon aallonpituutta pienempiä esineitä tarkkailemalla niiden diffraktiorenkaita mustaa runkoa vasten, ja skannaava tunnelmamikroskooppi, joka käyttää kvanttitehosteita yksittäisten atomien kuvaamiseen.
Joitakin ultramikroskooppisia pituuksia ja esineitä ovat:
Vetyatomi – 0.05 nm.
Rikkiatomi – 0.1 nm.
Hiilinanoputken halkaisija – 1 nm.
DNA -kierukan halkaisija – 2 nm.
10 emäsparia tyypillisessä DNA -juosteessa – 3.4 nm.
Tyypillisen solukalvon paksuus-6-10 nm.
Pienimmät virukset – 20 nm.
Äärimmäisen ultraviolettivalon aallonpituus – 40 nm.
Nykyisten mikrosirujen pienin ominaiskoko-65 nm.
Tyypillisten savuhiukkasten koko – 100 nm.
Suurin tunnettu virus,
Näkyvän valon spektri (violetti) alkaa – 380 nm.
Suurimman tunnetun viruksen, Mimiviruksen, kapsidin halkaisija – 400 nm.
Pienimmän tunnetun bakteerin, Haemophilus influenzaen, halkaisija – 500 nm.
Ultramikroskooppisen järjestelmän epävirallinen yläraja – 1000 nm.
Kun elektronimikroskooppia alettiin käyttää kaupallisesti 1940 -luvulla, yksi sen ensimmäisistä sovelluksista oli virusten karakterisointi ja kuvaus, joita pidettiin siihen asti suhteellisen salaperäisinä. Suuri osa uraauurtavasta tutkimuksesta tehtiin Saksassa, Kanadassa ja Yhdysvalloissa. Havaittiin, että virukset eivät useimpien muiden ultramikroskooppisten esineiden ohella muutu suhteessa ympäristöönsä, minkä uskotaan estäneen niiden sisällyttämisen elämän puuhun.
Muita ultramikroskooppien käyttötarkoituksia ovat sumun hiukkasten havaitseminen ja ionien seuranta pilvikammioissa sekä Brownin liikkeen tutkimus, joka oli yksi ensimmäisistä aiheista, joita Einstein käsitteli fysiikan uransa alussa.