在显微镜发明出来之前，人类关于周围世界的观念建立在用裸眼，或者靠手持透镜辅助裸眼观察事物的基础之上。因此这种观念不可避免地带有一定的局限性。
显微镜把一个全新的世界展现在人类面前，人们第一次看到了数以百计的“新的”微小动物和植物，以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。这拓展了人类的视野，使人类对世界的观念发生了变化。
在科学上使用显微镜的第一人是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人安东尼·凡·列文虎克，他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多裸眼所看不见的微小植物和动物。
光学显微镜发明以后，技术不断完善，被广泛地应用于医疗、生物研究等领域。科学家用光学显微镜看到并发现了许多过去人们用裸眼看不到的生物，因而发现了人类许多疾病的致病原因，找到了治疗这些疾病的途径和方法，促进了人类医学的重大进步。