Примененный впервые Павлом Петровичем Аносовым в середине 19 века, оптический микроскоп стал отправной точкой в развитии таких направлений науки как материаловедение и металловедение, благодаря внедрению методов исследования микроструктуры удалось сделать резкий рывок в развитии науки в целом и улучшить качество материалов. На сегодняшний день в науке, образовании, медицине и других областях используются самые различные модели микроскопов, отличающихся друг от друга величиной крат увеличения, габаритами, мощностью и используемым принципом работы.

Простые оптические микроскопы используют в своей работе законы оптики, в частности фокусировку изображения на оптические линзы, среди всех моделей это самые простые, надежные и малоэффективные приборы, которые используются уже не одно столетие. Наиболее широко данные микроскопы распространены в школах, институтах и медицинских учреждениях, где не требуется особенно больших увеличений.

Помимо оптических микроскопов, в материаловедении используются приборы, работающие в отраженном свете, наиболее часто они используются в металлургии при определении качества металла, в частности величины зерна и наличия неметаллических включений. Отличительной чертой данного прибора является необходимость подготовки поверхности исследуемого образца, качество исследования напрямую зависит от шероховатости поверхности. Лучи солнца отраженные от поверхности материала попадают в окуляр.

Последние разработки в области конструкции микроскопов сводятся к использованию вычислительной техники для сбора и обработки информации. Цифровые микроскопы используют в качестве рабочего органа матрицу, на которую фокусируется изображение, посредством чувствительной поверхности, чаще всего из щелочноземельных металлов или кристаллов кварца, производится захват изображения, после чего оно передается на обработку в процессор. Уже через несколько долей секунды изображение выдается на монитор, учебные микроскопы имеют увеличение примерно 300-400 крат, лабораторные порядка нескольких тысяч.

Для изучения наноматериалов и отдельных атомов применяют высокоточные электронные микроскопы, которые в своей работе используют основы корпускулярной теории света, исследуемая поверхность облучается электронами, создавая эффект сканера. Самые мощные микроскопы для рентгеноструктурного анализа, так называемые туннельные микроскопы обладают максимальной мощностью и способны фиксировать отдельные атомы.