電子衍射或電子束衍射是樣品的電子針對干擾通過觀察圖案，用于研究材料的技術。這是由于粒子和波的雙重性質而發生的現象，粒子（在這種情況下為電子）也可以稱為波。因此，可以將電子視為諸如聲波或水波之類的波。類似的技術包括X射線衍射和中子衍射。

在固態物理和化學中，電子衍射通常用于研究固體的晶體結構。可以產生電子衍射（受限場電子衍射或SAED）圖案的最典型的實驗設備是透射電子顯微鏡（TEM）。也有配備有探測器的TEM和掃描電子顯微鏡（SEM），這些探測器可以獲取電子背散射衍射（EBSD）圖案。在TEM和SEM中，電子被靜電勢加速以獲得所需的能量，并被設置為具有特定波長，然后再照射到目標樣品上。

由于晶體具有周期性結構，因此它起著衍射光柵的作用，并以可預測的方式散射電子。觀察到的衍射基于圖案，晶格引起的衍射圖案（布拉維點陣可確定）。盡管可以通過精確地測量衍射強度來估計晶體結構，但是與X射線衍射的情況一樣，會出現相位問題。另外，在電子衍射中，當晶體變厚時，電子束的多次散射的影響不容忽視，因此，衍射強度的計算需要基于動態衍射理論而非運動衍射理論。由于這些原因，電子衍射法在分析晶體結構中的有效性受到限制。另一方面，由于電子束的多次散射，在X射線衍射中通常觀察到的弗里德爾定律被破壞，因此具有可以確定晶體的對稱中心的存在或不存在的優點。

與使用X射線或中子通過衍射研究材料不同，電子是帶電粒子，它們通過庫侖力與物質相互作用。換句話說，發射的電子會同時受到帶正電的原子核和周圍電子的影響。另一方面，X射線與價電子的空間分布相互作用，中子由于與原子核的強相互作用而散射。此外，由于中子的磁矩不為零，因此它也被磁場散射。由于這種交互方式不同，因此每種都有自己的用途。