光學顯微鏡是一種利用光學透鏡產生影像放大效應的顯微鏡。
由物體入射的光被至少兩個光學系統(物鏡和目鏡)放大。首先物鏡產生一個被放大實像，人眼通過作用相當于放大鏡的目鏡觀察這個已經被放大了的實像。一般的光學顯微鏡有多個可以替換的物鏡，這樣觀察者可以按需要更換放大倍數。
這些物鏡一般被安置在一個可以轉動的物鏡盤上，轉動物鏡盤就可以使不同的目鏡方便地進入光路，物鏡盤的英文是Nosepiece，又譯作鼻輪。
現在的光學顯微鏡的構造非常的復雜精密，為了精準成像，顯微鏡的光學路徑必須嚴謹的設計與控制。盡管如此，光學顯微鏡的運作原理是非常簡單的。
簡單的物鏡是由高分辨率的玻璃鏡制成，有非常短的焦距，大概是160 mm左右，而產生了放大倒立成像，因此像是非常靠近試片來觀察，經由對焦，其產生的是實像，不用經由目鏡即可用肉眼看到，或者成像于紙張上。在多數的顯微鏡，目鏡是雙鏡組成的，一個在眼睛，產生虛像，使肉眼看到放大成像；一個則靠近物鏡，產生實像。
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