Bir ışık mikroskobu, gözlem için nesneleri büyütmek için odaklanmış bir görünür ışık ışını kullanır. Kırılmakta olan bir teleskopla benzer şekilde çalışır, ancak birkaç küçük farklılığa sahiptir. Teleskop, geniş objektif bir mercek kullanır, çünkü loş, uzak bir nesneyi parlak bir odağa getirmek için büyük miktarda ışığa ihtiyacı vardır. Öte yandan, bir ışık mikroskobunun büyük objektif bir merceğe ihtiyacı yoktur, çünkü sadece iyi aydınlatılmış ince, yakın bir örneğin küçük bir alanından ışık alması gerekir.
Bir ışık mikroskobu küçük ve küresel bir objektif lens kullanır ve her iki tarafında da kısa bir odak uzaklığı vardır. Mikroskop, nesnenin görüntüsünü tüp içinde yakın bir mesafeye odaklar. Mercek veya oküler mercek denilen ikinci mercek, görüntüyü büyütür. Bir ışık kaynağının yanı sıra, bir mikroskop ayrıca ışığı kaynağından numunenin küçük, parlak bir noktasına odaklayan bir yoğunlaştırıcıya sahiptir.
Değiştirilebilir göz mercekleri ve sabit objektif lensi olan bir teleskopla karşılaştırıldığında, mikroskopta sabit göz mercekleri ve değiştirilebilir objektif mercekleri vardır. Objektif lensler düz, düşük büyütmeli lenslerden yuvarlak, yüksek büyütmeli lenslere değiştirildiğinde inanılmaz küçük alanları büyütebilir. Bir ışık mikroskobu kullanılarak görülen görüntü kalitesi parlaklık, çözünürlük ve kontrast temelinde değerlendirilir. Işık mikroskopları tipik olarak hücreleri ve organelleri incelemek için kullanılır.
