每个主要科学领域都受益于某种形式的显微镜的使用，这项发明可以追溯到 16 世纪后期，还有一位名叫 Zacharias Janssen 的谦逊的荷兰眼镜制造商。虽然与现代版本相比，杨森显微镜在图像质量和放大倍率方面非常粗糙，但尽管如此，它仍然是科学仪器领域的开创性进步。
Janssen 是荷兰米德尔堡一位名叫 Hans Janssen 的眼镜制造商的儿子，虽然撒迦利亚被认为发明了复式显微镜，但大多数历史学家推测他的父亲一定发挥了至关重要的作用，因为撒迦利亚在 1590 年代还只有十几岁。当时，眼镜开始在大众中广泛使用，将大量注意力集中在光学和镜片上。事实上，一些历史学家认为，杨森家族和荷兰眼镜制造商汉斯·利珀希（Hans Lippershey）同时发明了显微镜，尽管是独立的。
历史学家能够将这项发明追溯到 1590 年代初，这要归功于荷兰外交官威廉·博雷尔 （William Boreel），他是 Janssens 家族的长期朋友，他在 1650 年代给法国国王写了一封信，详细介绍了显微镜的起源。他描述了一个从近两英尺半长的黄铜三脚架垂直上升的装置。主管直径为一两英寸，底部有一个乌木圆盘，一端有一个凹透镜，另一端有一个凸透镜;透镜的组合使仪器能够弯曲光线并将图像放大到原始标本大小的三到九倍之间。
没有早期型号的杨森显微镜幸存下来，但米德尔堡博物馆有一台可追溯到 1595 年的显微镜，以杨森的名字命名。该设计略有不同，由三根管子组成，其中两根是拉管，可以滑入第三根管子，第三管充当外壳。显微镜是手持式的，在观察样品时，可以通过将拉管滑入或滑出来对焦，当扩展到最大时，能够将图像放大到原始尺寸的十倍。
尽管杨森的发明很巧妙，但半个多世纪后，该仪器才在科学家中得到广泛使用。约克郡科学家亨利·鲍尔（Henry Power）是第一个发表用显微镜进行的观察结果的人，1661年，马塞洛·马尔菲吉（Marcello Malphigi）在发现青蛙肺部的毛细血管时，使用显微镜为哈维的血液循环理论提供了确凿的证据。
显微文字学的作者罗伯特·胡克（Robert Hooke）是最早对基本设计进行重大改进的人之一，尽管他依靠伦敦仪器制造商克里斯托弗·科克（Christopher Cock）来实际制造仪器。胡克的显微镜与早期的望远镜有着共同的特点：一个眼罩，用于保持眼睛和目镜之间的正确距离，一个用于聚焦的独立拉管，以及一个用于倾斜身体的球窝接头。对于光学器件，Hooke使用放置在鼻子中的双凸物镜，结合目镜和镜筒或场透镜。不幸的是，这种组合导致镜头遭受明显的色差和球面像差，产生非常差的图像。他试图通过在光路中放置一个小光阑来校正像差，以减少周边光线并锐化图像，但这只会导致非常暗的样本。因此，他将油灯产生的光穿过装满水的玻璃杯，以漫射光线并照亮他的标本。但这些图像仍然模糊不清。
荷兰科学家安东·范·列文虎克（Anton van Leeuwenhoek）负责进一步改进。范·列文虎克（Van Leeuwenhoek）有时被普遍认为是显微镜的发明者。他不是发明者，但他是显微摄影的崇拜者，他的仪器在放大率方面是他那个时代最好的：他使用单个镜头实现了比样品实际尺寸大 270 倍的放大倍率。他用显微镜描述了从牙齿刮片中收获的细菌，并研究了在池塘水中发现的原生动物。
到18世纪初，英国仪器设计师推出了埃德蒙·库尔佩珀（Edmund Culpeper）发明的三脚架显微镜的改进版本。其他改进包括先进的对焦机制，尽管镜头设计仍然粗糙，大多数仪器继续受到图像模糊和光学像差的困扰。在19世纪上半叶，由于先进的玻璃配方和消色差物镜的发展，光学技术取得了巨大的进步。后者显着减少了镜头中的球差，使其没有颜色失真。
20 世纪引入了仪器，当显微镜学家改变放大倍率时，图像能够保持聚焦。由于分辨率的大幅提高、对比度增强技术、荧光标记、数字成像和无数其他创新，显微镜已经彻底改变了化学、物理学、材料科学、微电子学和生物学等多个领域。
如今，在自然环境中对活细胞进行实时荧光显微镜检查是可能的，而在1999年，英特尔和美泰合作生产了售价100美元的Intel Play QX3计算机显微镜（已停产），将该仪器带入了消费者市场。本着显微镜研究早期先驱的精神，佛罗里达州立大学的科学家们将这个领域带入了一个完整的循环，将他们的先进仪器用于常见的日常物品，如全美主食、汉堡和薯条，详细记录小麦粒、洋葱组织、马铃薯组织中的淀粉颗粒和结晶的奶酪蛋白的薄片。
