显微镜是在1590年由荷兰的詹森父子所首创。显微镜的类型有许多。最常见的（和第一个被发明的）是光学显微镜，其使用样品的光图像。其他主要的显微镜类型是电子显微镜（透射电子显微镜、X光显微镜、扫描电子显微镜）、超显微镜，和各种类型的扫描探针显微镜。
1953年，弗里茨·塞尔尼克因为对相衬法的证实，发明相衬显微镜获得诺贝尔物理学奖。
1986年，恩斯特·鲁斯卡因研制第一台透视电子显微镜获得诺贝尔物理学奖。格尔德·宾宁、海因里希·罗雷尔因研制扫描隧道显微镜获得诺贝尔物理学奖。
2014年10月8日，诺贝尔化学奖颁给了艾力克·贝齐格(Eric Betzig)，W·E·莫尔纳尔(William Moerner)和斯特凡·W·赫尔 (Stefan Hell)，奖励其发展超分辨荧光显微镜(Super-Resolved Fluorescence Microscopy)，带领光学显微镜进入纳米级尺度中。
2017年，雅克·杜博歇、约阿希姆·弗兰克、理查德·亨德森因研制用于溶液内生物分子的高分辨率结构测定的低温电子显微镜获得诺贝尔化学奖。