Mikroskop je jedným z najdôležitejších nástrojov mikrobiológa. To bolo vynájdené v 1600-tych rokoch, keď Anton van Leeuwenhoek stavil na jednoduchom modeli trubice, zväčšovacej šošovky a pódia, aby urobil prvé vizuálne objavy baktérií a cirkulujúcich krvných buniek. V súčasnosti je mikroskopia v medicínskej oblasti nevyhnutná na uskutočnenie nových bunkových objavov a typy mikroskopov je možné klasifikovať na základe fyzikálnych princípov, ktoré používajú na generovanie obrazu.
Svetelné mikroskopy
Niektoré z najbežnejších rozsahov v laboratóriách používajú na osvetlenie a zväčšenie objektu viditeľné premietané svetlo. Najzákladnejší svetelný rozsah, disekčný alebo stereomikroskop, umožňuje pozorovanie celého organizmu naraz a zobrazenie detailov, ako sú antény motýľa, pri zväčšení 100 až 150. Zložené obory, ktoré sa používajú na zväčšenie celulárnych detailov, obsahujú dva typy šošoviek, ktoré umožňujú zväčšiť jednobunkové organizmy 1 000 až 1 500-krát. Špecializovanejšie sú mikroskopy tmavého poľa a fázového kontrastu, ktoré rozptyľujú svetlo a zachytávajú nielen živé bunky, ale dokonca aj ich vnútorné časti, napríklad mitochondrie.
Fluorescenčné mikroskopy
Fluorescenčný alebo konfokálny mikroskop používa ako zdroj svetla ultrafialové svetlo. Keď ultrafialové svetlo zasiahne objekt, excituje elektróny objektu a vyžaruje svetlo v rôznych farbách, ktoré pomáhajú identifikovať baktérie vo vnútri organizmu. Na rozdiel od zložených a disekčných rozsahov, fluorescenčné mikroskopy ukazujú objekt cez konfokálnu dierku, takže sa nezobrazuje kompletný obraz vzorky. Toto zvyšuje rozlíšenie vypnutím externého fluorescenčného svetla a vytvorením čistého trojrozmerného obrazu vzorky.
Elektrónové mikroskopy
Zdrojom energie použitým v elektrónovom mikroskope je lúč elektrónov. Lúč má mimoriadne krátku vlnovú dĺžku a výrazne zvyšuje rozlíšenie obrazu pri svetelnej mikroskopii. Celé objekty sú potiahnuté zlatom alebo paládiom, ktoré odkláňa elektrónový lúč a vytvára tmavé a svetlé oblasti ako trojrozmerné obrázky sledované na monitore. Môžu byť zachytené podrobnosti ako zložité kremičité škrupiny morských rozsievok a povrchové detaily vírusov. Transmisné elektrónové mikroskopy (TEM) aj novšie skenovacie elektrónové mikroskopy (SEM) patria do tejto špecializovanej kategórie mikroskopov.
Röntgenové mikroskopy
Ako naznačuje názov, tieto mikroskopy používajú na vytvorenie obrazu lúč röntgenových lúčov. Na rozdiel od viditeľného svetla, röntgenové lúče neodrážajú alebo sa lámu ľahko a sú ľudským okom neviditeľné. Rozlíšenie obrazu röntgenového mikroskopu klesá medzi rozlíšením optického mikroskopu a rozlíšením elektrónu mikroskopom a je dostatočne citlivý na to, aby určil individuálne umiestnenie atómov v molekulách a krištáľ. Na rozdiel od elektrónovej mikroskopie, pri ktorej je predmet sušený a fixovaný, sú tieto vysoko špecializované mikroskopy schopné zobrazovať živé bunky.