本发明公开了属于材料的检测分析技术领域的一种透射电镜测量薄膜样品厚度的方法。利用会聚电子束在样品表面作用产生碳污染斑，将试样倾转一定的角度γ后，碳污染斑在明场像的形状尺寸发生变化，相互分离为具有一定距离的两个斑，通过测量上下表面碳污染斑之间的分离距离r，以及试样倾转角度γ，并利用几何关系t＝r/sinγ获得目标区域的样品厚度。本发明对样品本身的晶体结构没有限制，适用于非晶和晶态的样品，对于样品的厚度没有限制，能在透射电镜下进行观察的样品，电子束可以穿透样品可以成明场像，因此其样品厚度均可测量；可实现对样品快速、简单方便的测量、成本低，适用范围广，可实施性强。