Il microscopio ottico è costituito da un sistema di lenti con distanza focale molto piccola; il campione da osservare è illuminato con luce visibile o ultravioletta, ed è possibile risolvere strutture con dimensioni dell’ordine di 1 micrometro.

Il microscopio a contrasto di fase e il microscopio interferenziale sfruttano il fenomeno dell’interferenza delle onde luminose per ottenere immagini più contrastate. Un preparato sottile, quando è investito dalla luce, in parte la trasmette e in parte la diffrange. La luce diffratta risulta sfasata rispetto a quella trasmessa, e in questi microscopi le differenze di fase sono trasformate in differenze di intensità luminosa.

Nel microscopio a campo oscuro invece una lente posta sotto il vetrino dirige i raggi luminosi fuori dal campo, e l’osservatore riceve soltanto quelli diffratti dal preparato: in questo modo si possono fare emergere le cellule su fondo nero.

Il microscopio confocale usa una sorgente di luce laser e un apparato per la scansione del preparato. Con l’aiuto di un programma computerizzato per l'analisi dell'immagine, esso consente di ottenere immagini tridimensionali particolareggiate dei campioni osservati.