En tidligere usynlig verden blev afsløret i begyndelsen af 1600-tallet med opførelsen af de første sammensatte mikroskoper førte til større ændringer i videnskabelig forståelse. Grundlæggende sammensatte mikroskoper er nu standardudstyr inden for medicin og naturvidenskab. Overført synligt lys skinner gennem tynde præparater til forstørrelse. Transmissions- og scanningselektronmikroskoper udviklet fra 1931 og fremefter. De bruger ikke optisk lys, men stråler af elektroner og magnetfelter til at se prøver. Hovedsageligt til institutionel forskning kræver præparatforberedelse komplekst, dyrt udstyr.
Forståelse af sammensatte mikroskoper
Der findes flere specialiserede typer sammensatte mikroskoper, men lyse feltmikroskoper er mest almindelige. Prøver til dem skal kun være flere mikron, hvilket er en milliontedel meter tykt. Tykkere prøver slipper ikke nok lys igennem og tillader ikke præcis fokusering. Lyse feltmikroskoper har et rør med objektive linser i bunden, nærmest prøven, og en okulær linse eller okular øverst. Flere objektive linser med forskellige forstørrelser drejer sig om et næsestykker eller tårn. Scenen lige under næsestykket holder prøveglasset, og under det skinner en lyskilde op gennem en kondensator til prøven. Moderne sammensatte mikroskoper kan forstørre et objekt fra 1.000 til 2.000 gange dets oprindelige dimensioner.
Hele monteringer
For små genstande som hår, små insekter, insektdele eller pollenkorn placeres prøven direkte på den midterste del af en glas- eller plastmikroskopglas med en lille mængde monteringsmedium, normalt et syntetisk eller naturligt harpiksprodukt til permanent dias. For midlertidige dias, såsom en dråbe damvand indeholdende mikroorganismer, er vandet monteringsmediet. Beskyt prøver med et dækglas, et rundt eller firkantet meget tyndt stykke glas eller plast. Nogle prøver har brug for farvning med naturlige eller syntetiske farvestoffer, der er beregnet til mikroskopi for at kunne ses godt.
Squash og udtværing
En enkel måde at forberede en tynd prøve på er at squash eller flade et lille stykke væv under dækglaset. Ofte brugt i planteprøver for at se kromosomer, hurtigt voksende væv såsom rodspidser eller stiftere celledeling bevares i fikseringsmiddel, derefter blødgøres og farves for at afsløre kromosomer. Blidt tryk fra viskelæderenden af en blyant centreret over prøven, der glider over dækket, tvinger cellerne fra hinanden til et enkelt lag. I udstrygninger spredes prøven tyndt over et objektglas ved hjælp af et andet objektglas som sprederen, og den resulterende udstrygning tørres og farves. I medicin udtages prøver af kropsvæsker, såsom blod, cerebro-spinalvæske eller sæd.
Farvede vævsafsnit
En mere kompliceret skæreprocedure opstår, når strukturen og organisationen af en hel lille organisme eller et vævsstykke skal undersøges. For de fleste prøver konserveres og hærdes vævet først, og vandet fjernes. Derefter er prøven indlejret i et stift medium såsom voks eller plast og skåret i meget tynde sektioner, der kun er flere mikron tykke ved hjælp af en præcisionsmaskine kaldet en mikrotom. Prøven er orienteret for at give tværsnit eller længdesnit, når den skæres i skiver. Sektionerne klæbes på objektglas, det indlejrede medium fjernes, og vævet farves for at differentiere strukturer og celler. Hvor hastighed er afgørende, såsom i kirurgiske biopsier for kræft, nedfryses prøverne, skives med en frysende mikrotom, farves og undersøges.