Die Geschichte des Mikroskops ist ziemlich lang und umfasst viele verschiedene Kulturen und Jahrhunderte. Es kann schwierig sein, die frühe Geschichte des Mikroskops genau zu bestimmen, einfach weil das, was zu Recht als Mikroskop bezeichnet werden kann, einer Interpretation zugänglich ist. Nichtsdestotrotz ist es eine reiche und geschichtsträchtige Geschichte, die noch heute im Erbe der physischen antiken Mikroskope sichtbar ist, die vielen Wissenschaftlern als Sammlerstücke dienen.
Frühe Linsen finden sich bereits im 7. Jahrhundert v. Chr. in Assyrien, wo polierte Kristalle verwendet wurden. Die bekannteste davon ist die sogenannte Nimrud-Linse, die im Palast von Nimrud gefunden wurde. Diese Linse könnte sehr gut als Lupe verwendet worden sein, die in vielerlei Hinsicht ein einfaches Mikroskop ist, oder sie könnte einfach als Linse verwendet worden sein, um mit Sonnenlicht Brände zu entfachen. Einige Leute glauben sogar, dass die Nimrud-Linse Teil eines sehr einfachen Teleskops war, das den Assyrern bei ihrem komplexen Verständnis der Astronomie half.
Im 10. Jahrhundert revolutionierte der Islamwissenschaftler Ibn al-Haytham das Studium der Optik und leistete Beiträge zu einer Vielzahl von Gebieten, einschließlich der Formulierung einer wissenschaftlichen Methode. In seinem bahnbrechenden Text Book of Optics spricht er von „einem Vergrößerungsgerät, einer konvexen Linse, die ein vergrößertes Bild bildet“. Diese Beschreibung könnte als frühes Beispiel für eine formale Lupe oder ein Mikroskop angesehen werden. Durch das Mittelalter wurden diese Art von Geräten weit verbreitet, auch im klösterlichen Europa in Form von Lesesteinen, die in der Geschichte des Mikroskops eine zentrale Rolle spielten, da durch den täglichen Gebrauch flachere Linsen mit größerer Effizienz entdeckt wurden.
Im späten 16. Jahrhundert begannen in Holland eine Reihe verschiedener Brillenhersteller mit der Herstellung von Produkten, die als direkter Vorfahre des modernen Mikroskops angesehen werden können. Allen drei wurde seine Erfindung zugeschrieben, und wer als erster ein Mikroskop entwickelt hat, ist Gegenstand einiger Diskussionen. Einem dieser Erfinder, Hans Lippershey, wird auch die Erfindung des ersten echten Teleskops zugeschrieben, was ihn zu einem wahrscheinlichen Kandidaten macht. Die anderen beiden, Hans Janssen und sein Sohn Zacharias, waren beide in der Welt der Optik tätig und hätten wahrscheinlich auch ein Mikroskop erschaffen können. Der Begriff selbst wurde jedoch erst um 1625 geprägt, um das zusammengesetzte Mikroskop von Galileo Galilei zu beschreiben.
Das ganze 18. Jahrhundert hindurch war die Geschichte des Mikroskops von ständiger Verfeinerung geprägt. Durch die Verwendung mehrerer Gläser zur Reduzierung chromatischer Aberrationen und neue Schleiftechniken, die noch größere Vergrößerungen ermöglichen, wurde das Mikroskop immer leistungsfähiger. Ende des 19. Jahrhunderts hatte Ernst Abbe in seinem bahnbrechenden Werk Abbe Sine Condition die theoretischen Maxima der Mikroskopauflösung dargelegt.
Das 20. Jahrhundert erlebte die größten Sprünge in der Geschichte des Mikroskops, beginnend mit der Entwicklung von Mikroskopen, die Objekte kleiner als die Wellenlänge des Lichts betrachten konnten, durch Richard Zsigmondy, der später den Nobelpreis für Chemie erhielt. Bis 1932 wurde dies durch die Entwicklung des Phasenkontrastmikroskops verbessert, das es ermöglichte, Objekte ohne Farbe zu betrachten, für die Frits Zernike 1953 den Nobelpreis für Physik erhielt. Etwa zur gleichen Zeit wurde das Elektronenmikroskop erfunden, das es ermöglichte für viel, viel größere Vergrößerungen bis in die atomare Ebene, wofür Ernst Ruska 1986 den Nobelpreis für Physik erhielt.
Zuletzt erfanden Gerd Binnig und Heinrich Rohrer das Rastertunnelmikroskop, das nicht nur die Vergrößerung von Objekten bis in die atomare Ebene ermöglicht, sondern deren Betrachtung in drei Dimensionen. Für die Erfindung dieses modernsten Mikroskops erhielten Binnig und Heinrich ebenfalls 1986 den Nobelpreis für Physik.