پیدایش میکروسکوپ را می توان به قرن شانزدهم ردیابی کرد. اگرچه مفهوم بزرگنمایی و عدسی‌ها برای قرن‌ها شناخته شده بود، در این زمان بود که پیشرفت‌های چشمگیری در توسعه ابزارهای نوری برای بزرگنمایی اجسام کوچک انجام شد.
اعتبار اختراع میکروسکوپ مرکب، که از عدسی های متعدد برای بزرگنمایی اجسام استفاده می کند، اغلب به دانشمند هلندی Zacharias Janssen داده می شود. در حدود سال 1590، یانسن و پدرش هانس یانسن، که عینک ساز بودند، با قرار دادن چندین عدسی در یک لوله، یک میکروسکوپ ساختند. این میکروسکوپ اولیه یک پیشرفت قابل توجه بود زیرا امکان بزرگنمایی بیشتر و وضوح بهبود یافته را در مقایسه با دستگاه های بزرگنمایی قبلی فراهم می کرد.
میکروسکوپ Hans and Zacharias Janssen دارای محدودیت بود زیرا از انحراف رنگی رنج می برد، جایی که رنگ های مختلف در نقاط مختلف فوکوس می کردند و در نتیجه تصاویر تار می شد. این محدودیت بعدها توسط دانشمند هلندی دیگری به نام Antonie van Leeuwenhoek مورد توجه قرار گرفت. در اواخر قرن هفدهم، Leeuwenhoek طراحی میکروسکوپ را اصلاح کرد و لنزهای قدرتمند خود را توسعه داد. او به بزرگنمایی قابل توجهی دست یافت و اولین کسی بود که میکروارگانیسم هایی مانند باکتری ها و تک یاخته ها را با استفاده از میکروسکوپ خود مشاهده و ثبت کرد.
میکروسکوپ های لیوونهوک دستگاه های ساده و تک عدسی بودند که به «میکروسکوپ های ساده» یا «میکروسکوپ های لیوونهوک» معروف بودند. این میکروسکوپ‌ها شامل یک کره شیشه‌ای کوچک و باکیفیت بود که روی یک صفحه فلزی نصب شده بود و نمونه روی نوک سوزن قرار می‌گرفت. با تنظیم دقیق فاصله بین نمونه و لنز، Leeuwenhoek به بزرگنمایی تا 270 برابر دست یافت.
توسعه و اصلاح میکروسکوپ ها در طول قرن ها با کمک دانشمندان برجسته دیگری مانند رابرت هوک و ارنست آبه ادامه یافت. کتاب «Micrographia» هوک که در سال 1665 منتشر شد، مشاهدات او را با استفاده از میکروسکوپ به نمایش گذاشت و استفاده از میکروسکوپ را در تحقیقات علمی رایج کرد.
امروزه میکروسکوپ ها به ابزاری ضروری در زمینه های مختلف از جمله زیست شناسی، پزشکی، علم مواد و فناوری نانو تبدیل شده اند. آنها به ابزارهای بسیار پیشرفته ای تبدیل شده اند که قادر به دستیابی به سطوح فوق العاده بالایی از بزرگنمایی و وضوح هستند و دانشمندان را قادر می سازند تا جزئیات پیچیده دنیای میکروسکوپی را کشف کنند.