Istoria microscopului este destul de lungă, acoperind multe culturi și secole diferite. Poate fi dificil de identificat istoria timpurie a microscopului, pur și simplu pentru că ceea ce poate fi considerat pe bună dreptate un microscop este deschis unei interpretări. Cu toate acestea, este o istorie bogată și plină de povești și poate fi văzută și astăzi în moștenirea microscoapelor fizice antice, care servesc drept piese de colecție pentru mulți oameni de știință.
Lentilele timpurii pot fi găsite încă din secolul al VII-lea î.Hr. în Asiria, unde erau folosite cristale lustruite. Cea mai faimoasă dintre acestea este așa-numita lentilă Nimrud, găsită la palatul din Nimrud. Această lentilă ar fi putut foarte bine să fie folosită ca lupă, care este în multe privințe un simplu microscop, sau poate fi folosit pur și simplu ca lentilă pentru a aprinde incendii cu lumina soarelui. Unii oameni cred chiar că lentila Nimrud a făcut parte dintr-un telescop foarte de bază, ajutându-i pe asirieni în înțelegerea lor complexă a astronomiei.
În secolul al X-lea, omul de știință islamic Ibn al-Haytham a revoluționat studiul opticii și a adus contribuții la o gamă largă de domenii, inclusiv formularea unei metode științifice. În textul său fundamental, Book of Optics, el vorbește despre „un dispozitiv de mărire, o lentilă convexă care formează o imagine mărită”. Această descriere ar putea fi văzută ca un exemplu timpuriu de lupă sau microscop formal. În Evul Mediu, aceste tipuri de dispozitive au fost utilizate pe scară largă, inclusiv în Europa monahală sub formă de pietre de citire, care au fost esențiale în istoria microscopului, deoarece prin utilizarea zilnică s-au descoperit lentile mai puțin adânci mărite cu o eficiență mai mare.
La sfârșitul secolului al XVI-lea, în Olanda, un număr de producători diferiți de ochelari au început să facă ceea ce poate fi privit ca strămoșul direct al microscopului modern. Toți trei au fost creditați cu invenția sa și cine a fost primul care a creat un microscop este până la o discuție. Unul dintre acești inventatori, Hans Lippershey, este, de asemenea, creditat cu inventarea primului telescop adevărat, făcându-l un candidat probabil. Ceilalți doi, Hans Janssen și fiul său Zacharias, erau amândoi activi în lumea opticii și, de asemenea, ar fi putut crea un microscop. Termenul în sine, însă, a fost inventat abia în jurul anului 16, pentru a descrie microscopul compus al lui Galileo Galilei.
De-a lungul secolului al XVIII-lea, istoria microscopului a fost una de rafinamente constante. Cu ochelarii multipli fiind folosiți pentru a reduce aberațiile cromatice și noile tehnici de șlefuire care permit măriri și mai mari, microscopul a continuat să devină din ce în ce mai puternic. Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, Ernst Abbe a stabilit maximele teoretice pentru rezoluția la microscop, în lucrarea sa fundamentală Abbe Sine Condition.
Secolul al XX-lea a cunoscut cele mai mari salturi din istoria microscopului, începând cu dezvoltarea microscoapelor care puteau vedea obiecte mai mici decât lungimile de undă ale luminii, de Richard Zsigmondy, care mai târziu a câștigat Premiul Nobel pentru Chimie. Până în 20, acest lucru a fost îmbunătățit prin crearea microscopului cu contrast de fază, permițând vizualizarea obiectelor care nu aveau culoare, pentru care Frits Zernike a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 1932. Aproximativ în aceeași perioadă a fost inventat microscopul electronic, permițând pentru măriri mult, mult mai mari, până la nivelul atomic, pentru care Ernst Ruska a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 1953.
Cel mai recent, Gerd Binnig și Heinrich Rohrer au inventat microscopul cu scanare tunel, care permite nu numai mărirea obiectelor până la nivelul atomic, ci și vizualizarea lor în trei dimensiuni. Pentru inventarea celui mai modern dintre microscoape, Binnig și Heinrich au primit Premiul Nobel pentru Fizică, tot în 1986.