จุลินทรีย์เป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กมากที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อดูสิ่งเหล่านี้ กล้องจุลทรรศน์เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบขึ้นจากเลนส์ต่างๆ ที่ขยายวัตถุและสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดเล็กมาก เพื่อให้สามารถศึกษาลักษณะของพวกมันได้ง่ายกล้องจุลทรรศน์ตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 17 ในรูปแบบของเครื่องเลนส์เดี่ยว ตั้งแต่นั้นมาก็มีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นตามความต้องการในการใช้งาน กล้องจุลทรรศน์สมัยใหม่ประกอบด้วยเลนส์หลายตัว

โดยบางตัวสามารถขยายวัตถุได้มากถึงหนึ่งล้านเท่าของขนาดจริง แต่กล้องจุลทรรศน์ดังกล่าวเป็นอุปกรณ์พิเศษที่ใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัยและพัฒนาระดับไฮเอนด์กล้องจุลทรรศน์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ๆ  กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงใช้แสงส่องตัวอย่างภายใต้การขยาย กล้องจุลทรรศน์แสงมีสี่ประเภท ได้แก่ ฟิลด์สว่าง ฟิลด์มืด เฟสคอนทราสต์ และฟลูออเรสเซนต์

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทั้งหมดใช้อิเล็กตรอนแทนคลื่นแสง

กล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการทั่วไปเป็นตัวอย่างของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงในทางกลับกัน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนใช้การส่งผ่านหรือการสแกนเพื่อขยายและตรวจจับวัตถุ เหล่านี้ยังเป็นสองประเภทที่กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนถูกแบ่งออก กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนทั้งหมดใช้อิเล็กตรอนแทนคลื่นแสงเพื่อให้แสงสว่างแก่วัตถุภายใต้การขยายแม้ว่ากล้องจุลทรรศน์โดยทั่วไปจะมีการเปลี่ยนแปลง แต่กล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการยังคงเป็นอุปกรณ์ที่เรียบง่าย กล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการทั่วไปเป็นชุดที่เรียบง่ายซึ่งประกอบด้วยชิ้นตาหนึ่งหรือสองชิ้น

รองรับเลนส์ใกล้วัตถุ 3-4 ชิ้นที่มีกำลังขยายต่างกัน กล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการทั่วไปมีความสามารถในการขยายวัตถุจาก 5 เท่าเป็น 100 เท่าของขนาดดั้งเดิม กำลังขยายนี้เพียงพอที่จะทำให้เกิดแสงและสิ่งมีชีวิตที่โดยทั่วไปไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่ากล้องจุลทรรศน์เหล่านี้ยังมีเลนส์จุ่มน้ำมันซึ่งมีการขยายผ่านเลนส์ที่แช่อยู่ในน้ำมัน ใช้น้ำมันชนิดพิเศษร่วมกับเลนส์เพื่อให้ได้กำลังขยายพิเศษสูงสุดถึง 100 เท่า น้ำมันและเลนส์แก้วมีดัชนีการหักเหของแสงเท่ากันเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีการสูญเสียแสงเนื่องจากการหักเหของแสงกล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการที่ใช้โดยห้องปฏิบัติการทางการแพทย์

การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดบางเรื่องเป็นไปได้เนื่องจาก

ที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์ของเหลวในร่างกายนั้นแตกต่างกันบ้าง กล้องจุลทรรศน์เหล่านี้มีกำลังขยายที่สูงกว่า เนื่องจากแบคทีเรียและไวรัสมีขนาดที่เล็กกว่ากำลังขยายของกล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการทั่วไป ห้องปฏิบัติการหลายแห่งจึงใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพื่อตรวจจับสิ่งมีชีวิตเหล่านี้กล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการมีประวัติอันยาวนานและรุ่งโรจน์ นักวิทยาศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดบางคนและการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุด

การค้นพบเพนิซิลลินโดย กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนซึ่งบังเอิญพบสารนี้เมื่อติดเชื้อและปนเปื้อนในการทดลองของเขา เมื่อเขาวางมันไว้ใต้กล้องจุลทรรศน์ เขาประหลาดใจที่พบว่ามันเต็มไปด้วยแบคทีเรียมากมายในการทดลองของเขามีการค้นพบที่น่าอัศจรรย์ที่คล้ายกันมากมายที่สามารถนำมาประกอบกับกล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการ แม้ว่าอุปกรณ์ที่ดูเหมือนง่าย แต่ปัจจุบันกล้องจุลทรรศน์ในห้องปฏิบัติการสามารถพบได้