顯微鏡以顯微原理進行分類可分為偏光顯微鏡、光學顯微鏡與電子顯微鏡和數碼顯鏡。偏光顯微鏡（Polarizing microscope）是用于研究所謂透明與不透明各向異性材料的一種顯微鏡，在地質學等理工科專業中有重要應用。凡具有雙折射的物質，在偏光顯微鏡下就能分辨的清楚，當然這些物質也可用染色法來進行觀察，但有些則不可用，而必須利用偏光顯微鏡。反射偏光顯微鏡是利用光的偏振特性對具有雙折射性物質進行研究鑒定的儀器， 可供廣大用戶做單偏光觀察，正交偏光觀察，錐光觀察。
光學顯微鏡
通常皆由光學部分、照明部分和機械部分組成。無疑光學部分是最為關鍵的，它由目鏡和物鏡組成。早于1590年，荷蘭和意大利的眼鏡制造者已經造出類似顯微鏡的放大儀器。光學顯微鏡的種類很多，主要有明視野顯微鏡（普通光學顯微鏡）、暗視野顯微鏡、熒光顯微鏡、相差顯微鏡、激光掃描共聚焦顯微鏡、偏光顯微鏡、微分干涉差顯微鏡、倒置顯微鏡。
電子顯微鏡
電子顯微鏡有與光學顯微鏡相似的基本結構特征，但它有著比光學顯微鏡高得多的對物體的放大及分辨本領，它將電子流作為一種新的光源，使物體成像。自1938年Ruska發明第一臺透射電子顯微鏡至今，除了透射電鏡本身的性能不斷的提高外，還發展了其他多種類型的電鏡。如掃描電鏡、分析電鏡、超高壓電鏡等。結合各種電鏡樣品制備技術，可對樣品進行多方面的結構 或結構與功能關系的深入研究。顯微鏡被用來觀察微小物體的圖像。常用于生物、醫藥及微小粒子的觀測。電子顯微鏡可把物體放大到200萬倍。
臺式顯微鏡,主要是指傳統式的顯微鏡,是純光學放大，其放大倍率較高，成像質量較好，但一般體積較大,不便于移動,多應用于實驗室內,不便外出或現場檢測。
便攜式顯微鏡
便攜式顯微鏡,主要是近幾年發展出來的數碼顯微鏡與視頻顯微鏡系列的延伸。和傳統光學放大不同,手持式顯微鏡都是數碼放大,其一般追求便攜,小巧而精致,便于攜帶;且有的手持式顯微鏡有自己的屏幕,可脫離電腦主機獨立成像,操作方便,還可集成一些數碼功能,如支持拍照,錄像,或圖像對比,測量等功能。
數碼液晶顯微鏡，最早是由博宇公司研發生產的，該顯微鏡保留了光學顯微鏡的清晰，匯集了數碼顯微鏡的強大拓展、視頻顯微鏡的直觀顯示和便攜式顯微鏡的簡潔方便等優點。
掃描隧道顯微鏡
掃描隧道顯微鏡亦稱為“掃描穿隧式顯微鏡”、“隧道掃描顯微鏡”，是一種利用量子理論中的隧道效應探測物質表面結構的儀器。它于1981年由格爾德·賓寧（G．Binning）及海因里希·羅雷爾（H．Rohrer）在IBM位于瑞士蘇黎世的蘇黎世實驗室發明，兩位發明者因此與恩斯特·魯斯卡分享了1986年諾貝爾物理學獎。
它作為一種掃描探針顯微術工具，掃描隧道顯微鏡可以讓科學家觀察和定位單個原子，它具有比它的同類原子力顯微鏡更加高的分辨率。此外，掃描隧道顯微鏡在低溫下（4K）可以利用探針精確操縱原子，因此它在納米科技既是重要的測量工具又是加工工具。
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