光学顕微鏡は、ふつう試料に光を照射して、透過光や反射光あるいは蛍光など試料が発する光をレンズによって結像させて観察する。観察可能な倍率は一般に数十倍から数百倍、最高で2千倍程度。
顕微鏡技術のことを顕微鏡法（）、検鏡法という。また、試料を顕微鏡で観察できる状態にしたものをプレパラートと呼び、通常はスライドガラスに貼り付けた試料を適当な屈折率の封入剤とともにカバーガラスの下に封じたものを用いる。
基本構成.
焦準装置（ピント合わせ機構）は、かつては鏡柱とそこに固定されたステージに対して鏡筒を上下させる構造であったが、屈曲光学系の採用に伴い、鏡筒の方を鏡柱と一体化してステージおよびコンデンサを上下させる構造が一般化した。この構造は光学的付加部品や撮影装置などの取り付けに有利である。
近年は光学顕微鏡の接眼部にCCDイメージセンサと液晶ディスプレイを設置し、多人数での同時観察やデジタル撮影・録画を可能にした物があり、しばしば「電子顕微鏡」と称している場合があるが、本来の電子顕微鏡とは全くの別物である。
可視光線の利点と制約.
光学顕微鏡は、観察したい物体の光の透過率など、物体が光に及ぼすさまざまな効果を利用するものである。可視光線を使う利点は、他の電磁波よりも簡素な光源を用いる事ができる点、そして元々可視的である為に、観察者の眼に届く前に可視光へ変換する必要が無く、色の情報が直接得られる点である。
光学顕微鏡の種類.
位相差顕微鏡.
微分干渉顕微鏡.
偏光顕微鏡.
物体は内部構造や結晶構造によって、光の振動方向を変える偏光性を有する。この偏光性を観察する方法である。光学顕微鏡のコンデンサーの場所にポラライザー（偏光板）を置き、対物レンズの後ろに遅延版とアナライザー（偏光板）を置き、試料の偏光性や複屈折性を明暗や色の違いとして観察する。偏光板の回転に応じて、結晶などは鮮やかな色で観察される。岩石などの結晶や、生物試料に含まれる結晶質の物質（細胞外マトリックスや異常沈着物のそれぞれ一部など）の観察に用いられる。
蛍光顕微鏡.
蛍光顕微鏡とは、試料から発せられる蛍光を観察する顕微鏡のこと。試料の固有の自発蛍光を観察する場合の他、蛍光色素による染色を行った上で観察する場合、あるいは遺伝子組み換えにより蛍光性タンパク質を発現させる場合などがある。