A mikroszkóp eredete a 16. századra tehető. Bár a nagyítás és a lencsék fogalma évszázadok óta ismert volt, ez idő alatt jelentős előrelépések történtek a kisméretű tárgyak nagyítására szolgáló optikai eszközök fejlesztésében.
A tárgyak nagyításához több lencsét használó összetett mikroszkóp feltalálásáért gyakran a holland tudóst, Zacharias Janssent tulajdonítják. 1590 körül Janssen és apja, Hans Janssen, akik szemüvegkészítők voltak, mikroszkópot építettek úgy, hogy több lencsét helyeztek egy csőbe. Ez a korai mikroszkóp jelentős áttörést jelentett, mivel nagyobb nagyítást és jobb tisztaságot tett lehetővé a korábbi nagyítóeszközökhöz képest.
Hans és Zacharias Janssen mikroszkópjának volt egy korlátja, hogy kromatikus aberrációt szenvedett, ahol a különböző színek különböző pontokon fókuszáltak, ami homályos képeket eredményezett. Ezzel a korlátozással később egy másik holland tudós, Antonie van Leeuwenhoek is foglalkozott. A 17. század végén Leeuwenhoek finomította a mikroszkóp kialakítását, és kifejlesztette saját nagy teljesítményű lencséit. Figyelemre méltó nagyítást ért el, és ő volt az első, aki mikroszkópja segítségével megfigyelt és dokumentált mikroorganizmusokat, például baktériumokat és protozoonokat.
Leeuwenhoek mikroszkópjai egyszerű és egylencsés eszközök voltak, amelyeket "egyszerű mikroszkópoknak" vagy "Leeuwenhoek mikroszkópoknak" neveztek. Ezek a mikroszkópok egy fémlemezre erősített, apró, jó minőségű üveggömbből álltak, és a mintát egy tű hegyére helyezték. A minta és a lencse közötti távolság gondos beállításával Leeuwenhoek 270-szeres nagyítást ért el.
A mikroszkópok fejlesztése és finomítása az évszázadok során folytatódott más jelentős tudósok, például Robert Hooke és Ernst Abbe közreműködésével. Hooke 1665-ben megjelent "Micrographia" című könyve bemutatta mikroszkópos megfigyeléseit, és népszerűsítette a mikroszkópok használatát a tudományos kutatásban.
Napjainkra a mikroszkópok nélkülözhetetlen eszközökké váltak különböző területeken, beleértve a biológiát, az orvostudományt, az anyagtudományt és a nanotechnológiát. Rendkívül fejlett műszerekké fejlődtek, amelyek hihetetlenül magas nagyítási és felbontási szintet képesek elérni, lehetővé téve a tudósok számára, hogy felfedezzék a mikroszkopikus világ bonyolult részleteit.