假如显微镜被定义为一种能使肉眼一般看不见的物体或结构可视化的仪器，那么显微镜出现在16世纪末。凹透镜和凸透镜的特性最早是在1000年左右被描绘出来的，虽然以透镜状晶体或玻璃形式出现的放大镜可能运用得更早。眼镜大约在1300年创造，并在欧洲广泛运用。
罗伯特·胡克的杰作被广泛称为“ 显微照相”，于1665年出书，是科学家所著的显微镜学著作。在Micrographia出书时，罗伯特·胡克（Robert Hooke，1638–1703年）是伦敦皇家学会的院士，担任试验策展人。他精巧的复合显微镜（在他的书的序文中进行了描绘和说明）是现代显微镜的先驱，它配备了一个镜台，一个光源和三个光学透镜。显微照相提出了许多主题的科学理论，并包含对生物学和其他标本的描绘，以及胡克自己制作的精美图画。其中有虱子和蚤的图，蝇，种子和植物的复眼。他调查了软木塞的多孔结构，并以“细胞”来形容毛孔。虽然这些单词不是生物学意义上的细胞，但现代术语源自胡克的用法。这本书极具影响力，并首次证明了显微镜对科学的作用。
多透镜的引进增加了球差和色差的问题。Van Leeuwenhoek的简略仪器实际上优于Hooke等复合显微镜，但许多显微镜学家继续运用单透镜显微镜，直到消色差透镜（校对色差）在19世纪初广泛可用。
