Mikroskop je jedním z nejdůležitějších nástrojů mikrobiologa. To bylo vynalezeno v 1600s, když Anton van Leeuwenhoek stavěl na jednoduchém modelu tubusu, zvětšovací čočky a stolku, aby provedl první vizuální objevy bakterií a cirkulujících krevních buněk. V současné době je mikroskopie v lékařském oboru nezbytná pro nové objevy buněk a typy mikroskopů lze klasifikovat na základě fyzikálních principů, které používají ke generování obrazu.
Světelné mikroskopy
Některé z nejběžnějších rozsahů nalezených v laboratořích používají viditelné promítané světlo k osvětlení a zvětšení objektu. Nejzákladnější světelný dalekohled, pitevní nebo stereomikroskop, umožňuje prohlížení celého organismu najednou a zároveň ukazuje detaily jako antény motýla při zvětšení 100x až 150x. Sloučené obory, které se používají pro větší buněčné detaily, obsahují dva typy čoček, které slouží k zvětšení jednobuněčných organismů 1000 až 1500krát. Specializovanější jsou mikroskopy tmavého pole a fázového kontrastu, které rozptylují světlo a zachycují nejen živé buňky, ale dokonce i vnitřní části buněk, jako jsou mitochondrie.
Fluorescenční mikroskopy
Fluorescenční nebo konfokální mikroskop používá jako zdroj světla ultrafialové světlo. Když ultrafialové světlo zasáhne objekt, rozruší elektrony objektu a vyzařuje světlo v různých barvách, což může pomoci identifikovat bakterie uvnitř organismu. Na rozdíl od sdružených a disekčních oborů ukazují fluorescenční mikroskopy objekt skrz konfokální dírku, takže se nezobrazí úplný obraz vzorku. To zvyšuje rozlišení vypnutím externího fluorescenčního světla a vytvořením čistého trojrozměrného obrazu vzorku.
Elektronové mikroskopy
Zdrojem energie použitým v elektronovém mikroskopu je paprsek elektronů. Paprsek má výjimečně krátkou vlnovou délku a výrazně zvyšuje rozlišení obrazu při světelné mikroskopii. Celé objekty jsou pokryty zlatem nebo palladiem, které odkloňuje elektronový paprsek a vytváří tmavé a světlé oblasti jako 3D obrazy sledované na monitoru. Lze zachytit detaily, jako jsou složité skořápky křemíku mořských rozsivek a povrchové detaily virů. Transmisní elektronové mikroskopy (TEM) i novější rastrovací elektronové mikroskopy (SEM) spadají do této specializované kategorie mikroskopie.
Rentgenové mikroskopy
Jak název napovídá, tyto mikroskopy používají k vytvoření obrazu paprsek rentgenových paprsků. Na rozdíl od viditelného světla, rentgenové paprsky neodrážejí nebo se lámou snadno a jsou pro lidské oko neviditelné. Rozlišení obrazu rentgenového mikroskopu spadá mezi rozlišení optického mikroskopu a rozlišení elektronu mikroskopem a je dostatečně citlivý na to, aby určil individuální umístění atomů v molekulách a krystal. Na rozdíl od elektronové mikroskopie, kde je předmět vysušen a fixován, jsou tyto vysoce specializované mikroskopy schopné ukázat živé buňky.