传统的光学显微镜主要由光学系统及支撑它们的机械结构组成，光学系统包括物镜、目镜和聚光镜，都是由各种光学玻璃做成的复杂化了的放大镜。物镜将标本放大成像，其放大倍率M物由下式决定：M物=Δ∕f’物 ，式中f’物是物镜的焦距，Δ可理解为物镜与目镜间的距离。目镜将物镜所成之像再次放大，成一个虚像在人眼前250mm处供人观察,这是多数人感觉最舒适的观察位置，目镜的倍率M目=250/f’目,f’目是目镜的焦距。显微镜的总放大倍率是物镜与目镜的乘积，即M=M物*M目=Δ*250∕f’目*f;物。可见，减小物镜及目镜焦距将使总放大倍率提高，这是用显微镜可以看到细菌等微生物的关键,也是其与普通放大镜的区别所在。

　　成像衬度是光学显微镜的另一个关键问题，所谓衬度，即是像面上相邻部份间的黑白对比度或颜色差，人眼对于0.02以下的亮度差别是很难判定的，对颜色差别则稍微敏感一些。有些显微镜观察对象，如生物标本，其细节间亮度差别甚小，加之显微镜光学系统设计制造误差使其成像衬度进一步降低而难于分辨，此时，看不清物体细节，不是总放大倍率过低，也不是物镜数值孔径太小，而是由于像面衬度太低的缘故。

　　随着计算机技术和工具的不断进步，光学设计的理论和方法也在不断改进，加上原材料性能的提高，工艺和检测手段的不断完善，观察方法的创新，使光学显微镜的成像质量已经接近衍射极限的完善程度，人们将用标本染色、暗场、相衬、荧光、干涉、偏光等观察技术，使得光学显微镜已能适应形形色 色标本的研究，虽然近年来电子显微镜，超声显微镜等放大成像仪器先后问世，在某些方面具有优势的性能，但在廉价、方便、直观、特别是适合生物活体的研究等方面仍无法与光学显微镜匹敌，光学显微镜仍然牢固地占据着自己的阵地。另一方面，与激光、计算机、新材料技术、信息技术相结合，古老的光学显微镜正焕发青春，显示了旺盛的生命力，数码显微镜、激光共焦扫描显微镜、近场扫描显微镜、双光子显微镜及具有各种新的功能或能适应各种新的环境条件的仪器层出不穷，更加扩大了光学显微镜的应用领域。