光學(xué)顯微鏡是一種利用透鏡產(chǎn)生光學(xué)放大效應(yīng)的顯微鏡。

由物體入射的光被至少兩個光學(xué)系統(tǒng)（物鏡和目鏡）放大。首先物鏡產(chǎn)生一個被放大實像，人眼通過作用相當(dāng)于放大鏡的目鏡觀察這個已經(jīng)被放大了的實像。一般的光學(xué)顯微鏡有多個可以替換的物鏡，這樣觀察者可以按需要更換放大倍數(shù)。這些物鏡一般被安置在一個可以轉(zhuǎn)動的物鏡盤上，轉(zhuǎn)動物鏡盤就可以使不同的目鏡方便地進入光路，物鏡盤的英文是Nosepiece，又譯作鼻輪。

直到物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了放大倍率與分辨率之間的規(guī)律，人們才知道光學(xué)顯微鏡的分辨率是有極限的，分辨率的這一極限限制了放大倍率的無限提高，1600倍成了光學(xué)顯微鏡放大倍率的最高極限，使得形態(tài)學(xué)的應(yīng)用在許多領(lǐng)域受到了很大限制。

光學(xué)顯微鏡的分辨率受到光波長的限制，一般不超過0.3微米。假如顯微鏡使用紫外線作為光源或物體被放在油中的話，分辨率還可以得到提高。

光學(xué)顯微鏡依樣品的不同可分為反射式和透射式。反射顯微鏡的物體一般是不透明的，光從上面照在物體上，被物體反射的光進入顯微鏡。這種顯微鏡經(jīng)常被用來觀察固體等，多應(yīng)用在工學(xué)、材料領(lǐng)域，在正立顯微鏡中，此類顯微鏡又稱作金相顯微鏡。透射顯微鏡的物體是透明的或非常薄，光從可透過它進入顯微鏡。這種顯微鏡常被用來觀察生物組織。

光學(xué)顯微鏡依其聚光鏡(condenser)和物鏡(Objective)的設(shè)計，可用來觀察不同的樣品。明視野(Brightfield)用來觀察薄的染色生物組織樣品，暗視野(Darkfield)功能的視野下，背景為黑色，能突顯樣品的細微面貓，觀察未染色樣品時，如活細胞，可利用相位差(Phase)功能。另外還有微分干涉差(differential interference contrast，DIC)功能，都常搭配在光學(xué)顯微鏡上。

依光源的不同，還有螢光顯微鏡、共聚焦顯微鏡等類別。