只要一個短焦距的單顯微鏡有著漫長的歷史，古羅馬作家幸尼加（公元前4年─公元65年）曾提到，透過充水的玻璃球能夠看到物體被縮小了。古希臘和中世紀阿拉伯人都很理解縮小鏡和取火鏡。公元11世紀中國人運用凸透鏡的縮小作用，制造近視眼鏡。
　　最早的復式顯微鏡，是荷蘭德爾堡的眼鏡匠詹生在1590年前后發明的，他的顯微鏡由一個雙凸透鏡和一個雙凹透鏡組成，前者為物鏡，后者為目鏡，這臺顯微鏡，鏡筒大概長40厘米，直徑約5厘米。放在顯微鏡支座上的小物體，當從鏡筒看去時，顯得大了許多。據稱，至今保留在米德爾堡科學協會的一臺顯微鏡是詹生制造的。

　　伽利略能夠是最早把復式顯微鏡用于科學鉆研的人。1610年前后，他用顯微鏡鉆研了昆蟲，視察了昆蟲的靜止器官、覺得器官和復眼。

　　胡抑制造的復式顯微鏡是晚期最卓越的顯微鏡，他的《顯微術》（1665年）是最早闡述顯微視察的專著。胡克的復式顯微鏡用一個半球形單透鏡作為物鏡，一個平凸透鏡作為目鏡，鏡筒長15厘米，能夠拉長，底下還有一只燈用來照明、燈上附裝有一個球形聚光器，胡無用這臺顯微鏡發明了軟木的細胞，并且清晰發視察到了蜜蜂的小針。鳥小羽毛的局部構造等。

　　荷蘭的列文虎克，研制勝利高質量，高倍數的透鏡，金相顯微鏡聽說其中有270倍率的。他制造的單透鏡顯微鏡，可視察到泥土中的微生物、生活在牙齒上食物殘滓中的生物及蝌蚪體內的血液循環。1683年他在英國皇家學會的《哲學學報》上，宣布了第一批細菌圖，事先他并不曉得這些貨色是細菌，只曉得它們是活的，因此稱之為“小植物“。

　　爾后100多年間，顯微鏡的鉆研沒有多大停頓，這是因為色差的影響，色差景象是不同色彩（波長）的光芒通過透鏡的折射角度不同而引起的。1812年意大利的阿米其造出了消色差透鏡的顯微鏡，1820年法國的休巴里埃作了進一步改良。1830年英國的利斯特做出了既無色差又無球面像差的顯微鏡。

　　1880年德國物理學家阿貝發明了油浸物鏡，縮小倍數可達2000。

　　1904年德國蔡司光學儀器廠制成超倍顯微鏡，其原理是把膠體放在目鏡正下方，從正面加光照耀，膠體粒子把光散射，這樣用顯微鏡就能夠看到奪目的反射。

　　在生物和醫學范疇內，顯微鏡的用途最大，冶金學家、地質學家，偵破人員及許多鉆研物資渺小構造的科學家，也用顯微鏡作鉆研工具。有了顯微鏡人們就能夠更深刻到宏觀世界去熟悉物資的實質了。