Микроскопът е един от най-важните инструменти на микробиолога. Той е изобретен през 1600-те години, когато Антон ван Левенхук е изградил върху прост модел тръба, лупа и сцена, за да направи първите визуални открития на бактерии и циркулиращи кръвни клетки. В днешно време микроскопията е от съществено значение в медицинската област, за да се правят нови клетъчни открития и видовете микроскопи могат да бъдат класифицирани въз основа на физическите принципи, които използват за генериране на изображение.
Светлинни микроскопи
Някои от най-често срещаните обхвати, открити в лабораториите, използват видима прожектирана светлина за осветяване и увеличаване на обект. Най-основният светлинен обхват, дисекционен или стереомикроскоп, позволява преглед на цял организъм наведнъж, като същевременно показва детайли като антените на пеперуда при увеличение 100x до 150x. Съставните обхвати, използвани за по-голяма клетъчна детайлност, съдържат два вида лещи, които функционират за увеличаване на едноклетъчните организми 1000 до 1500 пъти. По-специализирани са микроскопите с тъмно поле и фазов контраст, които разсейват светлината, за да улавят не само живите клетки, но дори и вътрешните клетъчни части, като митохондриите.
Флуоресцентни микроскопи
Флуоресцентният или конфокален микроскоп използва ултравиолетова светлина като свой източник на светлина. Когато ултравиолетовата светлина удари обект, тя възбужда електроните на обекта, излъчвайки светлина в различни цветове, които могат да помогнат за идентифицирането на бактериите в организма. За разлика от сложните и дисекционни обхвати, флуоресцентните микроскопи показват обекта през конфокална дупка, така че не се показва пълно изображение на пробата. Това увеличава разделителната способност чрез изключване на външната флуоресцентна светлина и изграждане на чисто триизмерно изображение на пробата.
Електронни микроскопи
Енергийният източник, използван в електронния микроскоп, е лъч от електрони. Лъчът има изключително къса дължина на вълната и значително увеличава разделителната способност на изображението при светлинна микроскопия. Целите обекти са покрити със злато или паладий, който отклонява електронния лъч, създавайки тъмни и светли области като триизмерни изображения, гледани на монитор. Детайли като сложните силициеви черупки на морските диатомове и повърхностните детайли на вирусите могат да бъдат уловени. Както преносните електронни микроскопи (TEM), така и по-новите сканиращи електронни микроскопи (SEM) попадат в тази специализирана категория микроскопия.
Рентгенови микроскопи
Както подсказва името, тези микроскопи използват лъч рентгенови лъчи, за да създадат изображение. За разлика от видимата светлина, рентгеновите лъчи не отразяват или пречупват лесно и са невидими за човешкото око. Разделителната способност на изображението на рентгенов микроскоп пада между тази на оптичния микроскоп и тази на електрона микроскоп и е достатъчно чувствителен, за да определи индивидуалното разположение на атомите в молекулите на a кристал. За разлика от електронната микроскопия, при която обектът е изсушен и фиксиран, тези високоспециализирани микроскопи са способни да показват живи клетки.