顯微鏡是在1590年由荷蘭的詹森父子所首創。顯微鏡的類型有許多。最常見的（和第一個被發明的）是光學顯微鏡，其使用樣品的光圖像。其他主要的顯微鏡類型是電子顯微鏡（透射電子顯微鏡、X光顯微鏡、掃描電子顯微鏡）、超顯微鏡，和各種類型的掃描探針顯微鏡。

1953年，弗里茨·塞爾尼克因為對相襯法的證實，發明相襯顯微鏡獲得諾貝爾物理學獎。

1986年，恩斯特·魯斯卡因研制第一臺透視電子顯微鏡獲得諾貝爾物理學獎。格爾德·賓寧、海因里希·羅雷爾因研制掃描隧道顯微鏡獲得諾貝爾物理學獎。

2014年10月8日，諾貝爾化學獎頒給了艾力克·貝齊格(Eric Betzig)，W·E·莫爾納爾(William Moerner)和斯特凡·W·赫爾 (Stefan Hell)，獎勵其發展超分辨熒光顯微鏡(Super-Resolved Fluorescence Microscopy)，帶領光學顯微鏡進入納米級尺度中。

2017年，雅克·杜博歇、約阿希姆·弗蘭克、理查德·亨德森因研制用于溶液內生物分子的高分辨率結構測定的低溫電子顯微鏡獲得諾貝爾化學獎。