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  最早的顯微鏡是17世紀在荷蘭製造出來,發明者是亞斯·詹森,荷蘭眼鏡商。同時另一位荷蘭科學家漢斯·利珀希也製造了顯微鏡。後來有兩個人開始在科學上使用顯微鏡,第一個是義大利科學家伽利略。他在1611年通過顯微鏡觀察到一種昆蟲後,第一次對它的複眼進行了描述。第二個是荷蘭亞麻織品商人雷文霍克(1635年-1703年),他自己學會了磨製透鏡。他第一次描述了許多肉眼所看不見的微小植物和動物。  1953年,弗裡茨·塞爾尼克因為對相襯法的證實,發明相襯顯微鏡獲得諾貝爾物理學獎。  1986年,恩斯特·魯斯卡因研製第一臺透視電子顯微鏡獲得諾貝爾物理學獎。格爾德·賓寧、海因裡希·羅雷爾因研製掃描隧道顯微鏡獲得諾貝爾物理學獎  2014年10月8日,諾貝爾化學獎頒給了艾力克·貝齊格 (Eric Betzig),W·E·莫爾納爾 (William Moerner)和斯特凡·W·赫爾 (Stefan Hell),獎勵其發展超分辨熒光顯微鏡 (Super-Resolved Fluorescence Microscopy),帶領光學顯微鏡進入奈米級尺度中。  2017年,雅克·杜博歇、約阿希姆·弗蘭克、理查德·亨德森因研製用於溶液內生物分子的高解析度結構測定的低溫電子顯微鏡獲得諾貝爾化學獎。

  

  利用透鏡放大物像送到眼睛或成像儀器,解析度大約為一微米,可以看到細胞大小的物品。一般來說顯微鏡大都是指光學顯微鏡,光學顯微鏡依設計的不同,又可分為正立顯微鏡、倒立顯微鏡(又稱倒置顯微鏡)和解剖顯微鏡(又稱實體顯微鏡或立體顯微鏡);又有偏光顯微鏡:又稱為岩石顯微鏡、礦物顯微鏡或金屬顯微鏡,用以觀察岩石、礦物及金屬表面,是利用光的不同性質(偏光)而做成的;相襯顯微鏡:觀察變形蟲、草履蟲等透明生物時,所使用的顯微鏡。它的特殊裝置可以將光透過生物體所產生的偏差,改變為明暗不同;又結合光學顯微鏡並利用鐳射光作為光源,以達到特殊觀察需求的有共聚焦顯微鏡(又譯作共軛焦顯微鏡)。

  在20世紀初的一種光學顯微鏡顯著替代被開發,利用電子而不利用光線來產生影象。於1931年,恩斯特·魯斯卡(Ernst Ruska)開始開發第一個電子顯微鏡- 透射電子顯微鏡(TEM)。透射電子顯微鏡的工作原理和光學顯微鏡有相同的原理,但在使用光的地方用電子代替,在使用玻璃透鏡的地方用電磁鐵代替。使用電子而不是光線允許更高的解析度。  緊接著透射電子顯微鏡的開發,是馬克斯·諾爾在1935年開發的掃描電子顯微鏡(SEM)。  不使用光線而利用電子流來照射標本來觀察的顯微鏡。由於電子用肉眼看不出,因此就使電子透過觀察材料,而映在塗有螢光劑的板子上,這種方法稱為穿透式電子顯微鏡。另一種方法是以電流在觀察材料的表面移動,然後使觀察材料所放出的二次電子流映在真空管上,以這種方式觀察的稱為掃描式電子顯微鏡。穿透式電子顯微鏡可放大80萬倍,可以看出分子的形象;掃描式電子顯微鏡可用以觀察立體的表面,放大倍率約20萬倍。電子顯微鏡分為透射電子顯微鏡、能量過濾透過式電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、場發射掃描電子顯微鏡、掃描透射電子顯微鏡等型別。某些電子顯微鏡甚至能看到單一原子。原理:物質波理論告訴我們,電子也具有波動性質,所以可以用類似光學顯微鏡的原理,做成顯微鏡。不一樣的是,這裡將凸透鏡改成磁鐵,由於電子的波長比可見光短,所以他可以比光學顯微鏡“看”到更小的東西,如:病毒。

  是機械式地用探針在樣本上掃描移動以探測樣本影像的顯微鏡。

  STM用來看金屬表面,它是利用量子物理的穿隧效應。古典物理認為,物質不能穿過位壘,但量子物理告訴我們:物質有機會穿過位壘,而他穿過位壘的機率和位壘的寬度有關。利用一通電的針狀物體,靠近金屬表面,則電場使電子附近的位能出現位壘形式,此時就有機會觀測到跑出金屬表面的電子,再利用穿過位壘的機率和位壘的寬度有關的特性,就可以推出針到金屬表面的距離,因此可"看"到金屬表面。

  原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope,簡稱AFM)用來探測樣本表面與探針互動作用力,推出探針到樣本表面的距離,因此可「看」到非金屬或金屬表面。
顯微鏡泛指將微小不可見或難見物品之影像放大,而能被肉眼或其他成像儀器觀察之工具。日常用語中之顯微鏡多指光學顯微鏡,放大倍率和清析度(聚焦)為顯微鏡重要因素。