Ultramikroskopiniai objektai, kartais vadinami submikroskopiniais arba nanoskopiniais, yra per maži objektai, kad juos būtų naudinga stebėti įprastu mikroskopu. Paprastai tai reiškia objektus, mažesnius nei maždaug mikronas, bet gali reikšti ir kelių mikronų dydžio bakterijas. Mikronas arba mikrometras yra milijonoji metro dalis, po kurios seka nanometras, kuris yra milijardoji metro dalis.
Labiausiai paplitusi priemonė ultramikroskopiniams objektams stebėti yra elektroninis mikroskopas, išrastas 1931 m. Keletas kitų yra ultramikroskopas, kuris stebi objektus, mažesnius už šviesos bangos ilgį, stebint jų difrakcijos žiedus prieš juodą kūną, ir skenuojantį tunelinį mikroskopą, kuris naudoja kvantinius efektus atskiriems atomams vaizduoti.
Kai kurie ultramikroskopiniai ilgiai ir objektai apima:
Vandenilio atomas – 0.05 nm.
Sieros atomas – 0.1 nm.
Anglies nanovamzdelio skersmuo – 1 nm.
DNR spiralės skersmuo – 2 nm.
10 bazinių porų tipinėje DNR grandinėje – 3.4 nm.
Tipinės ląstelės membranos storis – 6-10 nm.
Mažiausi virusai – 20 nm.
Ekstremalių ultravioletinių spindulių bangos ilgis – 40 nm.
Mažiausias dabartinių mikroschemų elemento dydis – 65 nm.
Tipiškų dūmų dalelių dydis – 100 nm.
Didžiausias žinomas virusas,
Prasideda matomas šviesos spektras (violetinė) – 380 nm.
Didžiausio žinomo viruso Mimivirus kapsidės skersmuo – 400 nm.
Mažiausios žinomos bakterijos Haemophilus influenzae skersmuo – 500 nm.
Neformali viršutinė ultramikroskopinio režimo riba – 1000 nm.
Kai 1940-aisiais elektroninis mikroskopas pirmą kartą buvo pradėtas naudoti komerciniais tikslais, vienas iš pirmųjų jo pritaikymų buvo virusų, kurie iki tol buvo laikomi gana paslaptingais, apibūdinimas ir aprašymas. Didžioji dalis novatoriškų tyrimų buvo atlikti Vokietijoje, Kanadoje ir JAV. Buvo nustatyta, kad virusai, kaip ir dauguma kitų ultramikroskopinių objektų, nesikeičia savo aplinkos atžvilgiu, todėl manoma, kad tai neleido jiems patekti į gyvybės medį.
Kiti ultramikroskopų naudojimo būdai yra rūko dalelių stebėjimas, jonų sekimas debesų kamerose ir Brauno judėjimo tyrimas, kuris buvo viena iš pirmųjų temų, kurią Einšteinas nagrinėjo savo fiziko karjeros pradžioje.