A mikroszkóp a mikrobiológus egyik legfontosabb eszköze. Az 1600-as években találták ki, amikor Anton van Leeuwenhoek a cső, a nagyító lencse és a színpad egyszerű modelljére építve a baktériumok és a keringő vérsejtek első vizuális felfedezését tette lehetővé. Napjainkban a mikroszkópia elengedhetetlen az orvosi területen az új sejtes felfedezésekhez, és a mikroszkópok típusai a kép létrehozásához használt fizikai elvek alapján osztályozhatók.
Fénymikroszkópok
A laboratóriumokban található leggyakoribb hatókörök egy része látható vetített fényt használ az objektum megvilágítására és nagyítására. A legalapvetőbb fénykör, egy boncoló vagy sztereomikroszkóp lehetővé teszi az egész szervezet egyidejű megtekintését, miközben olyan részleteket mutat be, mint a pillangó antennái 100x150x-es nagyítással. Az összetett hatókörök, amelyeket a nagyobb sejt-részletesség érdekében használnak, kétféle lencsét tartalmaznak, amelyek az egysejtű organizmusok 1000–155-szörös nagyítását szolgálják. Speciálisabbak a sötétmezõs és fáziskontrasztos mikroszkópok, amelyek szétszórják a fényt, és nemcsak az élő sejteket, de még a belsõ sejtrészeket is megragadják, például a mitokondriumokat.
Fluoreszcens mikroszkópok
A fluoreszkáló vagy konfokális mikroszkóp az ultraibolya fényt használja fényforrásként. Amikor az ultraibolya fény beüt egy tárgyba, gerjeszti a tárgy elektronjait, különféle színű fényt bocsát ki, ami segíthet azonosítani a szervezetben lévő baktériumokat. Az összetett és a boncoló hatóköröktől eltérően a fluoreszcens mikroszkópok konfokális tűlyukon keresztül mutatják be az objektumot, így a minta teljes képe nem látható. Ez növeli a felbontást a külső fluoreszcens fény kikapcsolásával és a minta tiszta, háromdimenziós képének felépítésével.
Elektronmikroszkópok
Az elektronmikroszkópban használt energiaforrás egy elektronnyaláb. A sugárnak kivételesen rövid hullámhossza van, és a fénymikroszkópia során jelentősen megnöveli a kép felbontását. A teljes tárgyakat arany vagy palládium vonja be, amely eltéríti az elektronnyalábot, és sötét és világos területeket hoz létre, mint 3D-s képeket, amelyeket a monitoron néznek. Olyan részletek rögzíthetők, mint a tengeri kovafélék bonyolult szilíciumhéja és a vírusok felületi részletei. Mind a transzmissziós elektronmikroszkóp (TEM), mind az újabb pásztázó elektronmikroszkóp (SEM) a mikroszkópia e speciális kategóriájába tartozik.
Röntgen mikroszkópok
Ahogy a neve is mutatja, ezek a mikroszkópok röntgensugarat használnak a kép létrehozásához. A látható fénnyel ellentétben a röntgensugarak nem tükröződnek vagy törnek könnyen, és láthatatlanok az emberi szem számára. A röntgenmikroszkóp képfelbontása az optikai és az elektroné közé esik mikroszkóp, és elég érzékeny ahhoz, hogy meghatározza az atomok egyedi elhelyezkedését a kristály. Ellentétben az elektronmikroszkóppal, ahol a tárgyat szárítják és rögzítik, ezek a rendkívül specializált mikroszkópok képesek élő sejteket mutatni.