迄今尚未发现可据以诊断肿瘤和恶性肿瘤的特异性的超微结构改变。因此要鉴别是否为肿瘤和肿瘤的良恶性仍主要靠光镜观察。但电镜在确定肿瘤细胞的分化程度，鉴别肿瘤的类型和组织发生上可起重要作用。例如鉴别分化差的癌及肉瘤；区分各种恶性小圆细胞肿瘤，如神经母细胞瘤、Ewing肉瘤、胚胎性横纹肌肉瘤、恶性淋巴瘤及未分化小细胞癌。

在电镜下，癌细胞之间常见较多的桥粒连接或桥粒样连接，因而可与肉瘤相区别。在恶性小圆细胞肿瘤中，各类肿瘤也有其超微结构特点，如神经母细胞瘤常见大量树状细胞突，在瘤细胞体及胞突中均可查见微管和神经分泌颗粒；Ewing肉瘤的瘤细胞常分化差，胞浆内细胞器很少，但以大量糖原沉积为其特点：胚胎性横纹肌肉瘤可见由肌原纤维和Z带构成的发育不良的肌节；小细胞癌常可见细胞间连接和胞浆内神经分泌颗粒；恶性淋巴瘤除可见发育不同阶段淋巴细胞的超微结构特点外，不见细胞连接、神经分泌颗粒、树状胞突和糖原沉积，从而可与其他小圆细胞肿瘤区别。