Im Unterschied zur Photolithographie ist die Auflösung bei der E-Beam Lithographie praktisch nicht durch die Wellenlänge limitiert. Elektronen einer Energie von 25keV besitzen eine Wellenlänge < 0,01 nm. Das maximale Auflösungsvermögen wird daher entscheidend durch den Strahldurchmesser bestimmt, der seinerseits durch die Elektronenquelle, der Aberration der Elektronenoptik und den Wechselwirkungen im Strahl (Elektronen stoßen sich aufgrund gleicher Ladung voneinander ab) definiert wird. Moderne Elektronenstrahllithographiesysteme können Elektronenstrahlen mit Querschnitten im Bereich weniger Nanometer erzeugen. Die erreichbare Auflösung wird weiterhin aber auch durch die Vorwärtsstreuung der Elektronen im Resist und den gebildeten Sekundärelektronen begrenzt. Die Bildung der Sekundärelektronen kann nicht vermieden werden, jedoch kann der Effekt der Vorwärtsstreuung vermindert werden, durch Verwendung höherer Beschleunigungsspannungen und den Einsatz dünnerer Resistschichten. Jedoch bewirkt die Verwendung höherer Elektronenenergien gleichzeitig eine Verringerung der Empfindlichkeit, da höherenergetische Elektronen weniger stark mit der Resistschicht wechselwirken, praktisch durch den Resist geschossen werden.
