Изобретателями микроскопа можно считать очковых мастеров, сделавших первые зрительные трубы: 3. Янсена, И. Липперсгея и Я. Мециуса. Ведь ранний микроскоп — это та же зрительная труба, только направленная на ближний объект. В 1624 г. свой составной микроскоп — оккиолино («маленький глаз») — из хорошо отшлифованных выпуклой и вогнутой линз создал Галилей. Предположительно оккиолино увеличивал в 20 раз. В 1625 г. друг Галилея Дж. Фабер предложил для этого прибора термин «микроскоп» («микро» — мелкий; «скопео» — смотрю). В 1665 г. А. Левенгук изобрёл микроскопы, увеличивающие в 250-300 раз, и стал первым исследователем микромира.
Лучшие микроскопы первой половины XVII в. увеличивали не более чем в 20 раз. Таков был и микроскоп английского естествоиспытателя Р. Гука, рассмотревшего с его помощью строение коры пробкового дуба и открывшего живые клетки. В 1664 г. Гук издал книгу «Микрография» с гравюрами, изображающими увеличенных насекомых и клеточное строение растений. Под впечатлением от книги Гука голландский торговец Антони ван Левенгук увлёкся изучением микромира и создал микроскопы иной конструкции с 250-300-кратным увеличением.
Левенгук сконструировал более 20 микроскопов, 9 из них сохранились до наших дней и хранятся в разных музеях мира. Левенгук рассматривал в свои микроскопы всё, что попадалось под руку: чешуйки кожи со своей руки, глаз мухи, срез стебля растения, каплю воды. В капле воды Левенгук обнаружил настоящий микрозоосад, скопище одноклеточных организмов: амёб, инфузорий и бактерий. Так человек впервые увидел микромир. Левенгук также исследовал кровь и открыл входящие в её состав красные кровяные тельца — эритроциты. Приборы Левенгука и его открытия подстегнули развитие естественных наук.
Естествознание (естественная история) — совокупность знаний о природе. Греческие натурфилософы, изучая природу, не разделяли свои знания на отдельные науки — физику (науку о закономерностях природы, о строении и законах движения материи), химию (науку о веществах), астрономию (науку о Вселенной, звёздах и планетах), географию (науку о Земле), биологию (науку о животных и растениях). Древние изучали природу в целом, и до XVII в. все науки о природе объединялись в единую область знаний — естествознание.
Микроскоп Левенгука, величиной со спичечный коробок, был совсем не похож на привычный микроскоп — это была крохотная и мощная лупа. Её подносили к глазу, держа за ручку, и через линзу разглядывали объект (препарат), нанизанный на остриё держателя. Линзы в микроскопах Левенгука — это стеклянные шарики размерами от макового зёрнышка до горошины. Линзу-шарик с очень коротким фокусным расстоянием Левенгук помещал в «оправу» из двух бронзовых пластин. Чтобы линза сфокусировала лучи от препарата на сетчатке, глаз приходилось приближать к ней вплотную, что было неудобно. Левенгук сошлифовал одну сторону шарика-линзы, превратив его в плоско-выпуклую линзу и увеличив фокусное расстояние.
Сферические линзы, подобные шарикам Левенгука, сейчас применяются в волоконно-оптических линиях связи (телефония, Интернет). Оптические микроскопы современного типа появились в середине XVIII в. Как и телескопы, оптические микроскопы фокусируют свет системой линз, увеличивающей угол зрения, под которым мы рассматриваем объект. Современные оптические микроскопы увеличивают в 2000 раз. Оптические микроскопы нужны не только биологам для наблюдения микромира, но и врачам для исследования анализов больного, археологам, обследующим свои находки, всем, кто работает с мелкими объектами: ювелирам, часовщикам, сборщикам микросхем и пр. Физики и химики, изучая мельчайшие частицы материи (атомы), пользуются мощными электронными микроскопами, изобретёнными в середине XX в. и увеличивающими до 2 млн раз.