Η προέλευση του μικροσκοπίου μπορεί να εντοπιστεί στον 16ο αιώνα. Αν και η έννοια της μεγέθυνσης και των φακών ήταν γνωστή εδώ και αιώνες, ήταν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου που έγιναν σημαντικές πρόοδοι στην ανάπτυξη οπτικών οργάνων για τη μεγέθυνση μικρών αντικειμένων.
Τα εύσημα για την εφεύρεση του σύνθετου μικροσκοπίου, το οποίο χρησιμοποιεί πολλαπλούς φακούς για τη μεγέθυνση αντικειμένων, αποδίδεται συχνά στον Ολλανδό επιστήμονα Zacharias Janssen. Γύρω στο έτος 1590, ο Janssen και ο πατέρας του Hans Janssen, που ήταν κατασκευαστές γυαλιών, κατασκεύασαν ένα μικροσκόπιο τοποθετώντας πολλαπλούς φακούς σε ένα σωλήνα. Αυτό το πρώιμο μικροσκόπιο ήταν μια σημαντική ανακάλυψη, καθώς επέτρεψε μεγαλύτερη μεγέθυνση και βελτιωμένη ευκρίνεια σε σύγκριση με προηγούμενες μεγεθυντικές συσκευές.
Το μικροσκόπιο των Hans και Zacharias Janssen είχε έναν περιορισμό στο ότι υπέφερε από χρωματική εκτροπή, όπου διαφορετικά χρώματα εστιάζονταν σε διαφορετικά σημεία, με αποτέλεσμα θολές εικόνες. Αυτός ο περιορισμός αντιμετωπίστηκε αργότερα από έναν άλλο Ολλανδό επιστήμονα, τον Antonie van Leeuwenhoek. Στα τέλη του 17ου αιώνα, ο Leeuwenhoek βελτίωσε τον σχεδιασμό του μικροσκοπίου και ανέπτυξε τους δικούς του ισχυρούς φακούς. Πέτυχε αξιοσημείωτη μεγέθυνση και ήταν ο πρώτος που παρατήρησε και κατέγραψε μικροοργανισμούς, όπως βακτήρια και πρωτόζωα, χρησιμοποιώντας τα μικροσκόπια του.
Τα μικροσκόπια του Leeuwenhoek ήταν απλές και απλές συσκευές γνωστές ως «απλά μικροσκόπια» ή «μικροσκόπια Leeuwenhoek». Αυτά τα μικροσκόπια αποτελούνταν από μια μικροσκοπική, υψηλής ποιότητας γυάλινη σφαίρα τοποθετημένη σε μεταλλική πλάκα, με το δείγμα τοποθετημένο στην άκρη μιας βελόνας. Προσαρμόζοντας προσεκτικά την απόσταση μεταξύ του δείγματος και του φακού, ο Leeuwenhoek πέτυχε μεγεθύνσεις έως και 270 φορές.
Η ανάπτυξη και η τελειοποίηση των μικροσκοπίων συνεχίστηκε κατά τη διάρκεια των αιώνων, με συνεισφορές από άλλους αξιόλογους επιστήμονες όπως ο Robert Hooke και ο Ernst Abbe. Το βιβλίο του Hooke "Micrographia" που δημοσιεύτηκε το 1665 παρουσίασε τις παρατηρήσεις του χρησιμοποιώντας μικροσκόπια και έκανε δημοφιλή τη χρήση μικροσκοπίων στην επιστημονική έρευνα.
Σήμερα, τα μικροσκόπια έχουν γίνει απαραίτητα εργαλεία σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της βιολογίας, της ιατρικής, της επιστήμης των υλικών και της νανοτεχνολογίας. Έχουν εξελιχθεί σε εξαιρετικά προηγμένα όργανα ικανά να επιτύχουν απίστευτα υψηλά επίπεδα μεγέθυνσης και ανάλυσης, επιτρέποντας στους επιστήμονες να εξερευνήσουν τις περίπλοκες λεπτομέρειες του μικροσκοπικού κόσμου.