Mikroskoopin alkuperä voidaan jäljittää 1500-luvulle. Vaikka suurennuksen ja linssien käsite oli tunnettu jo vuosisatoja, pienten esineiden suurentamiseen tarkoitettujen optisten instrumenttien kehityksessä saavutettiin tänä aikana merkittäviä edistysaskeleita.
Ansio yhdistetyn mikroskoopin keksimisestä, joka käyttää useita linssejä esineiden suurentamiseen, annetaan usein hollantilaiselle tiedemiehelle Zacharias Janssenille. Vuoden 1590 tienoilla Janssen ja hänen isänsä Hans Janssen, jotka olivat silmälasien valmistajia, rakensivat mikroskoopin asettamalla useita linssejä putkeen. Tämä varhainen mikroskooppi oli merkittävä läpimurto, koska se mahdollisti suuremman suurennuksen ja paremman kirkkauden verrattuna aikaisempiin suurennuslaitteisiin.
Hans ja Zacharias Janssenin mikroskoopilla oli rajoituksena, että se kärsi kromaattisesta poikkeamasta, jolloin eri värit keskittyivät eri kohtiin, mikä johti epäselviin kuviin. Toinen hollantilainen tiedemies Antonie van Leeuwenhoek käsitteli tätä rajoitusta myöhemmin. 1600-luvun lopulla Leeuwenhoek tarkensi mikroskoopin suunnittelua ja kehitti omat tehokkaat linssinsä. Hän saavutti huomattavan suurennuksen ja oli ensimmäinen, joka havaitsi ja dokumentoi mikro-organismeja, kuten bakteereita ja alkueläimiä, mikroskooppeillaan.
Leeuwenhoekin mikroskoopit olivat yksinkertaisia ja yksilinssisiä laitteita, jotka tunnettiin nimellä "yksinkertaiset mikroskoopit" tai "Leeuwenhoek-mikroskoopit". Nämä mikroskoopit koostuivat pienestä, korkealaatuisesta lasipallosta, joka oli asennettu metallilevylle ja näyte asetettiin neulan kärkeen. Säätämällä huolellisesti näytteen ja linssin välistä etäisyyttä Leeuwenhoek saavutti jopa 270-kertaisen suurennoksen.
Mikroskooppien kehittäminen ja jalostaminen jatkui vuosisatojen ajan muiden merkittävien tiedemiesten, kuten Robert Hooken ja Ernst Abben, panoksilla. Hooken vuonna 1665 julkaistu kirja "Micrographia" esitteli hänen havaintojaan mikroskoopeilla ja suosi mikroskooppien käyttöä tieteellisessä tutkimuksessa.
Nykyään mikroskoopeista on tullut välttämättömiä työkaluja monilla aloilla, mukaan lukien biologia, lääketiede, materiaalitiede ja nanoteknologia. Ne ovat kehittyneet erittäin kehittyneiksi laitteiksi, jotka pystyvät saavuttamaan uskomattoman korkean suurennuksen ja resoluution, minkä ansiosta tutkijat voivat tutkia mikroskooppisen maailman monimutkaisia yksityiskohtia.