Về mặt bản chất, thấu kính từ là một nam châm điện. Từ trường được tạo ra trong khe hẹp nhờ một hệ các cuộn dây cuốn quanh lõi làm bằng vật liệu từ mềm). Có thể tưởng tượng thấu kính từ như một đường cống với từ trường sản sinh ra từ thành cống. Từ trường trong thấu kính được thay đổi bằng cách thay đổi cường độ dòng điện trong cuộn dây. Vì cuộn dây mang dòng điện nên nó tỏa rất nhiều nhiệt và đòi hỏi một hệ làm lạnh (thông thường bằng nước, dầu, nitơ lỏng...). Cấu trúc cực nam châm của thấu kính từ sẽ theo kiểu 2 cặp cực đặt chéo nhau thành một vòng liên tục N-S-N-S.

Nguyên lý sơ khai về thấu kính từ bắt đầu được phát triển từ năm 1858 khi Plücker ghi nhận sự lệch của chùm tia catốt trong từ trường.[1], và sau đó được phát triển để xây dựng nên dao động ký vào năm 1897 bởi Ferdinand Braun.[2]. Vào năm 1891, hiệu ứng lệch chùm tia này được Riecke nhận ra và phát triển thành một thấu kính từ đơn giản cho phép hội tụ các chùm tia điện tử, và sau đó lý thuyết về thấu kính từ được phát triển bởi Hans Busch trong công trình xuất bản năm 1926 [3]