Mikroskop je jedan od najvažnijih alata mikrobiologa. Izumljen je u 1600-ima kada je Anton van Leeuwenhoek gradio na jednostavnom modelu cijevi, povećavajuće leće i pozornice kako bi napravio prva vizualna otkrića bakterija i krvnih stanica u cirkulaciji. Danas je mikroskopija ključna u medicinskom području za nova stanična otkrića, a vrste mikroskopa mogu se klasificirati na temelju fizikalnih principa koje koriste za stvaranje slike.
Svjetlosni mikroskopi
Neki od najčešćih opsega koji se nalaze u laboratorijima koriste vidljivo projicirano svjetlo za osvjetljavanje i uvećavanje predmeta. Najosnovniji svjetlosni opseg, seciranje ili stereomikroskop, omogućuje pregled cijelog organizma odjednom, pri čemu se prikazuju detalji poput antena leptira pri povećanju od 100x do 150x. Složeni opsezi, koji se koriste za veće stanične detalje, sadrže dvije vrste leća koje funkcioniraju za uvećavanje jednoćelijskih organizama 1000 do 1500 puta. Specijalizirani su kontrastni mikroskopi tamnog polja i faze koji raspršuju svjetlost ne bi li uhvatili samo žive stanice, već čak i unutarnje dijelove stanica, poput mitohondrija.
Fluorescentni mikroskopi
Fluorescentni ili konfokalni mikroskop koristi ultraljubičasto svjetlo kao izvor svjetlosti. Kad ultraljubičasto svjetlo pogodi objekt, pobuđuje elektrone predmeta, emitirajući svjetlost u raznim bojama, što može pomoći u identificiranju bakterija u organizmu. Za razliku od složenih i secirajućih opsega, fluorescentni mikroskopi pokazuju objekt kroz konfokalnu rupu, tako da nije prikazana cjelovita slika uzorka. To povećava razlučivost isključivanjem vanjskog fluorescentnog svjetla i stvaranjem čiste trodimenzionalne slike uzorka.
Elektronski mikroskopi
Izvor energije korišten u elektronskom mikroskopu je snop elektrona. Snop ima izuzetno kratku valnu duljinu i značajno povećava razlučivost slike tijekom svjetlosne mikroskopije. Cijeli su predmeti presvučeni zlatom ili paladijom, koji skreću snop elektrona, stvarajući tamna i svijetla područja kao trodimenzionalne slike gledane na monitoru. Mogu se zabilježiti detalji poput zamršenih silicijskih ljuski morskih dijatomeja i površinskih detalja virusa. I prijenosni elektronski mikroskopi (TEM) i noviji skenirajući elektronski mikroskopi (SEM) spadaju u ovu specijaliziranu kategoriju mikroskopije.
Rentgenski mikroskopi
Kao što i samo ime govori, ovi mikroskopi koriste zraku X-zraka za stvaranje slike. Za razliku od vidljive svjetlosti, X-zrake se ne odražavaju ili lome lako, a nevidljive su ljudskom oku. Rezolucija slike rendgenskog mikroskopa pada između one optičkog i elektrona mikroskop i dovoljno je osjetljiv da utvrdi pojedinačni smještaj atoma unutar molekula a kristal. Za razliku od elektronske mikroskopije, u kojoj se objekt osuši i učvrsti, ovi visoko specijalizirani mikroskopi mogu prikazati žive stanice.
