Микроскоп је један од најважнијих алата микробиолога. Изумљен је 1600-их година када је Антон ван Лееувенхоек саградио на једноставном моделу цеви, лупу и сцену како би направио прва визуелна открића бактерија и крвних ћелија у циркулацији. Данас је микроскопија од суштинског значаја у медицинској области за откривање нових ћелијских открића, а врсте микроскопа могу се класификовати на основу физичких принципа које користе за стварање слике.
Светлосни микроскопи
Неки од најчешћих опсега који се налазе у лабораторијама користе видљиво пројектовано светло за осветљење и увећавање предмета. Најосновнији светлосни опсег, сецирање или стереомикроскоп, омогућава преглед целокупног организма одједном, при чему се приказују детаљи попут антена лептира при увећању од 100к до 150к. Сложени опсези, који се користе за веће ћелијске детаље, садрже две врсте сочива која функционишу да увећају једноћелијске организме 1000 до 1500 пута. Специјализованији су контрастни микроскопи тамног поља и фазе који расипају светлост како би захватили не само живе ћелије, већ чак и унутрашње ћелијске делове, попут митохондрија.
Флуоресцентни микроскопи
Флуоресцентни или конфокални микроскоп користи ултраљубичасто светло као извор светлости. Када ултраљубичасто светло погоди предмет, побуђује електроне предмета, емитујући светлост у разним бојама, што може помоћи у идентификовању бактерија у организму. За разлику од сложених и сецирајућих опсега, флуоресцентни микроскопи приказују предмет кроз конфокалну рупу, тако да није приказана комплетна слика узорка. Ово повећава резолуцију искључивањем спољне флуоресцентне светлости и стварањем чисте тродимензионалне слике узорка.
Електронски микроскопи
Извор енергије који се користи у електронском микроскопу је сноп електрона. Зрак има изузетно кратку таласну дужину и значајно повећава резолуцију слике током светлосне микроскопије. Цели предмети су пресвучени златом или паладијумом, који скрећу сноп електрона, стварајући тамна и светла подручја као 3-Д слике гледане на монитору. Могу се ухватити детаљи попут замршених силикатних љуски морских дијатомеја и површинских детаља вируса. И преносни електронски микроскопи (ТЕМ) и новији скенирајући електронски микроскопи (СЕМ) спадају у ову специјализовану категорију микроскопије.
Рентгенски микроскопи
Као што и само име говори, ови микроскопи користе зрак Кс-зрака да би створили слику. За разлику од видљиве светлости, рендгенски зраци се не одражавају или преламају лако и невидљиви су за људско око. Резолуција слике рендгенског микроскопа пада између резолуције оптичког и електрона микроскоп и довољно је осетљив да одреди појединачно постављање атома унутар молекула а Кристал. За разлику од електронске микроскопије, у којој је предмет осушен и фиксиран, ови високо специјализовани микроскопи могу да приказују живе ћелије.
