Mikroskobun kökeni 16. yüzyıla kadar uzanmaktadır. Büyütme ve mercek kavramı yüzyıllardır bilinmesine rağmen, küçük nesnelerin büyütülmesine yönelik optik aletlerin geliştirilmesinde bu dönemde önemli ilerlemeler kaydedildi.
Nesneleri büyütmek için birden fazla mercek kullanan bileşik mikroskobun icat edilmesinin kredisi genellikle Hollandalı bilim adamı Zacharias Janssen'e verilir. 1590 yılı civarında, gözlük yapımcısı olan Janssen ve babası Hans Janssen, bir tüpe birden fazla mercek yerleştirerek bir mikroskop yaptılar. Bu ilk mikroskop, önceki büyütme cihazlarıyla karşılaştırıldığında daha yüksek büyütmeye ve gelişmiş netliğe olanak tanıdığı için önemli bir atılımdı.
Hans ve Zacharias Janssen'in mikroskobunun, farklı renklerin farklı noktalara odaklanarak bulanık görüntülere neden olduğu renk sapması nedeniyle bir sınırlaması vardı. Bu sınırlama daha sonra başka bir Hollandalı bilim adamı Antonie van Leeuwenhoek tarafından ele alındı. 17. yüzyılın sonlarında Leeuwenhoek mikroskobun tasarımını geliştirdi ve kendi güçlü merceklerini geliştirdi. Dikkat çekici bir büyütme elde etti ve mikroskoplarını kullanarak bakteri ve protozoa gibi mikroorganizmaları gözlemleyen ve belgeleyen ilk kişi oldu.
Leeuwenhoek'un mikroskopları, "basit mikroskoplar" veya "Leeuwenhoek mikroskopları" olarak bilinen basit ve tek lensli cihazlardı. Bu mikroskoplar, metal bir plaka üzerine monte edilmiş, numunenin bir iğnenin ucuna yerleştirildiği küçük, yüksek kaliteli bir cam küreden oluşuyordu. Leeuwenhoek, numune ile mercek arasındaki mesafeyi dikkatlice ayarlayarak 270 kata kadar büyütme elde etti.
Mikroskopların gelişimi ve iyileştirilmesi, Robert Hooke ve Ernst Abbe gibi diğer önemli bilim adamlarının katkılarıyla yüzyıllar boyunca devam etti. Hooke'un 1665 yılında yayınlanan "Micrographia" adlı kitabı, mikroskop kullanarak yaptığı gözlemleri sergiledi ve bilimsel araştırmalarda mikroskop kullanımını yaygınlaştırdı.
Günümüzde mikroskoplar biyolojiden tıpa, malzeme biliminden nanoteknolojiye kadar birçok alanda vazgeçilmez araçlar haline gelmiştir. İnanılmaz derecede yüksek düzeyde büyütme ve çözünürlük elde edebilen, bilim adamlarının mikroskobik dünyanın karmaşık ayrıntılarını keşfetmesine olanak tanıyan son derece gelişmiş cihazlara dönüştüler.