雖然類似透鏡的物體可以追溯到4000年前，并且在隨后的許多世紀的光學著作中希臘人對充水球體的光學性質進行了描述(公元前5世紀)，但已知*早的的簡單顯微鏡(放大鏡)的使用要追溯到13世紀透鏡在眼鏡中的廣泛使用。[2][3][4] 已知的*早的復合顯微鏡的例子出現在1620年左右的歐洲，這種顯微鏡將樣品附近的物鏡和目鏡結合起來觀察真實圖像。[5] 盡管***并不為人知，多年來出現了許多圍繞顯微鏡發明權的聲明，有幾個和荷蘭的眼鏡制造中心有關的爭論，其中包括聲稱***是撒迦利亞·讓桑(他的兒子聲稱)和/或撒迦利亞的父親漢斯·馬滕斯，[6][7] 以及聲稱顯微鏡是由他們的鄰居和競爭對手眼鏡制造商漢斯·李柏希(他在1608年申請了**個望遠鏡**)在1590年發明的，另外還有聲稱顯微鏡是由移居國外的科內利斯·德雷貝爾發明的，他于1619年在倫敦被發現有另一個版本。[8][9] 伽利略·伽利雷(有時也被稱為復合顯微鏡***)似乎在1610年后發現，他可以用望遠鏡近距離焦距觀察小物體，并在看到1624年在羅馬展出的由德雷爾制造的復合顯微鏡后，建造了自己的改進版本。[10][11][12] 喬瓦尼·費伯為伽利略于1625年提交給林肯大學的復合顯微鏡起了顯微鏡這個名字(伽利略稱之為“occhiolino”或“小眼睛”)。[13]

　　1.1 現代光學顯微鏡的興起

　　直到1644年，在賈姆巴蒂斯塔·歐迪納的《德拉·莫斯卡的光之眼》中[14]，才出現了**個基于顯微鏡的有機組織顯微解剖的詳細描述。

　　直到16世紀60年代和70年代，顯微鏡在很大程度上仍然是一種新事物，意大利、荷蘭和英國的博物學家開始用顯微鏡研究生物學。意大利科學家馬爾切洛·馬爾皮吉，被一些生物學歷史學家稱為組織學之父，他開始了對肺部生物結構的分析。羅伯特·胡克的《微生物學》產生了巨大的影響，主要是因為它令人印象深刻的插圖。安東尼·范·列文虎克也做出了重大貢獻，他用簡單的單透鏡顯微鏡實現了300倍的放大，把一個非常小的玻璃球透鏡夾在鉚接在一起的兩塊金屬板的孔之間，并用一個可調節的螺絲針固定樣本。[15] 然后，范·列文虎克重新發現了紅細胞(在簡·斯瓦默達姆之后)和精子，并幫助普及了顯微鏡觀察生物超微結構的應用方法。1676年10月9日，范·列文虎克報道了微生物的發現。[14]

　　光學顯微鏡的性能取決于聚光透鏡系統的質量和正確使用，聚光透鏡系統將光聚焦在樣本上，物鏡系統用于捕獲來自樣本的光并形成圖像。[5] 早期的儀器受到許多限制，直到19世紀末20世紀初電燈成為光源，這一原理得到了充分的重視與發展。1893年8月，柯勒提出了樣品照明的關鍵原理——柯勒照明，這是達到光學顯微鏡分辨率理論極限的關鍵。這種樣本照明方法產生均勻的光線，并克服了早期樣本照明技術所帶來的有限對比度和分辨率。樣品照明的進一步發展來自于弗里茨·塞爾尼克在1953年發現的相位對比度，以及喬治·諾曼斯基在1955年發現的差分干涉對比度照明；兩者都允許對未染色的透明樣品成像。

　　1.2 電子顯微鏡

　　恩斯特·魯斯卡于1933年建造的電子顯微鏡。

　　在20世紀早期，光顯微鏡的一個重要替代物被開發出來，這是一種使用電子束而不是光來產生圖像的儀器。德國物理學家恩斯特·羅斯卡(Ernst Ruska)與電氣工程師馬克斯·諾爾(Max Knoll)合作，于1931年開發了**臺原型電子顯微鏡——透射電子顯微鏡。透射電子顯微鏡的工作原理與光學顯微鏡相似，但是用電子代替光，用電磁鐵代替玻璃透鏡。使用電子而不是光，可以獲得更高的分辨率。

　　透射電子顯微鏡是在 1935年由馬克斯·諾爾(Max Knoll)開發的掃描電子顯微鏡之后迅速發展起來的。[16] 雖然透射電子顯微鏡在二戰前已被用于研究，并在二戰后開始變得流行，但掃描電子顯微鏡直到1965年才開始商業化。

　　透射電子顯微鏡在第二次世界大戰后變得流行起來。在西門子工作的恩斯特·羅斯卡(Ernst Ruska)開發了**臺商用透射電子顯微鏡，并在20世紀50年代開始舉行關于電子顯微鏡的重大科學會議。1965年，查爾斯·奧茨利爵士和他的研究生加里·斯圖爾特(Gary Stewart)開發了**臺商用掃描電子顯微鏡，劍橋儀器公司將其銷售為“立體掃描儀”。

　　關于使用電子顯微鏡的*新發現之一是其識別病毒的能力。[17] 由于這種顯微鏡能產生可見、清晰的小細胞器圖像，因此在電子顯微鏡中不需要試劑就可觀察病毒或有害細胞，從而更有效地檢測病原體。

　　1.3 掃描探針顯微鏡

　　1981年到1983年間，格爾德·賓寧和海因里希·羅雷爾在瑞士蘇黎士的國際商用機器公司研究量子隧道現象。他們發明了一種實用的儀器：一種基于量子隧道理論的掃描探針顯微鏡，利用它可以讀取探針和樣品表面之間非常小的相互作用力。由于探針非常接近表面，電子可以在探針和樣品之間連續流動從而產生從樣品表面到探針的電流。由于基礎理論的復雜性，顯微鏡*初并沒有得到廣泛接受。1984年，杰瑞·特索夫和戴德·哈曼在新澤西默里山的AT&T貝爾實驗室發表文章，將理論與儀器獲得的實驗結果聯系起來。緊接著，1985年，功能性商用儀器問世，1986年，格爾德·賓寧、夸特和戈貝爾發明了原子力顯微鏡，隨后賓尼格和羅勒因為SPM而獲得了諾貝爾物理學獎。[18]

　　隨著加工超細探針和針尖能力的提高，新型掃描探針顯微鏡不斷發展。

　　1.4 熒光顯微鏡

　　熒光顯微鏡，濾光立方體轉臺位于物鏡上方，配有照相機。

　　光學顯微鏡的*新發展主要集中在生物學中熒光顯微鏡的興起。 在20世紀*后幾十年，特別是在后基因組時代，發展了許多細胞結構熒光染色技術。 主要的技術組包括特定細胞結構的靶向化學染色，例如，用化合物DAPI標記DNA，與熒光報道基因結合的抗體的應用，例如免疫熒光，以及熒光蛋白，如綠色熒光蛋白。 這些技術使用不同的熒光團在分子水平上分析活樣品和固定樣品的細胞結構。

　　熒光顯微鏡的興起推動了一種主要的現代顯微鏡——共焦顯微鏡的發展。該原理于1957年獲得馬文·明斯基**，盡管激光技術限制了該技術的實際應用，直到1978年，托馬斯和克里斯托弗·克雷默才開發出**臺實用的共焦激光掃描顯微鏡，這項技術在20世紀80年代迅速普及。

　　1.5 超分辨率顯微鏡

　　目前許多關于光學顯微鏡技術的研究(在21世紀早期)集中在熒光標記樣品的超分辨率分析的發展上。結構照明可以將分辨率提高大約2到4倍，像受激發射損耗(STED)顯微鏡技術正在接近電子顯微鏡的分辨率，[19] 這是因為衍射極限來自于光或由激發產生，使得分辨率必須加倍才能達到超飽和。斯特凡·赫爾和埃里克·白茲格、威廉·摩爾納因STED對技術發展的貢獻獲得了2014年諾貝爾化學獎，他們將熒光顯微鏡用于單分子可視化。[20]

　　1.6 x光顯微鏡

　　x光顯微鏡是使用電磁輻射的儀器，通常在軟x光波段對物體成像。20世紀70年代早期，x光透鏡光學技術的進步使該儀器成為可行的成像選擇。[21] 它們經常被用于斷層攝影(見微型計算機斷層攝影)，以產生物體的三維圖像，包括尚未化學固定的生物材料。目前關于改善具有更大穿透力的硬x光的光學性能的研究正在進行中。[21]