1590年的一天，荷蘭米德爾堡的眼鏡制造技師哈里耶斯·詹森有事外出了，他的兩個兒子便偷偷溜到爸爸的工作坊里去玩。當兄弟倆順手拿起一些鏡片，放進一個銅管里對著一本書看時，竟發出了驚訝的喊聲：“呀！字母的一個小點大得像一只蝌蚪啦！”

后來，爸爸聽到了兄弟倆興奮交談的話，便將信將疑地走向工作臺，拿起了那個銅管和兩塊鏡片，果然也看到了奇跡，于是，詹森開始有意識地進行這方面的研制。不久，一架由一個雙凸透鏡和一個雙凹透鏡組成的儀器誕生了。由于它的放大率遠遠高于放大鏡，因而人們將它稱作顯微鏡。

在詹森之后，列文虎克經過多年的辛勞，終于在1675年磨制出一種放大率超過了200倍的顯微鏡。列文虎克用它來觀察一滴積貯的雨水，卻驚奇地發現其中有許多活動著的小生物。這數不清的小生物有的像曲線、有的像小棍、有的長著毛、有的有小尾巴……它們仿佛魚兒往來穿梭不停，波浪似的在扭動、舞蹈。這便是人類第一次見到的微生物世界。

通過列文虎克的不斷改進，人們得到了觀測效果更理想的光學顯微鏡，然而到了20世紀20年代，光學顯微鏡已不能滿足醫學研究的需要了。1931年，德國物理學家恩斯特·魯斯卡通過研制電子顯微鏡，使生物學發生了一場革命。他發現當電子束通過一個磁場時，就會像光通過透鏡一樣將物體放大。而且電子有比光更短的波長，能提供更大的放大倍數。魯斯卡和同伴諾爾開始用電子束和聚焦線圈進行實驗，來研究磁場線圈對電子束的效應理論。實驗開始于1928年，到1933年底，魯斯卡終于制造出了一臺超級顯微鏡，放大倍數高達12000倍，已經遠遠超過了光學顯微鏡的分辨率。