Un microscopio de luz utiliza un haz enfocado de luz visible para magnificar objetos para observación. Funciona de manera similar a un telescopio de refracción pero con algunas diferencias menores. Un telescopio usa una lente objetiva grande, porque necesita grandes cantidades de luz para llevar un objeto tenue y distante a un foco brillante. Por otro lado, un microscopio óptico no necesita una lente objetiva grande porque solo necesita adquirir luz de un área pequeña de una muestra delgada y cercana que esté bien iluminada.
Un microscopio de luz utiliza una lente objetiva pequeña y esférica, y tiene una distancia focal más corta en ambos lados. Un microscopio enfoca la imagen de un objeto a una distancia cercana dentro del tubo. Una segunda lente, llamada ocular o lente ocular, amplía la imagen. Aparte de una fuente de luz, un microscopio también tiene un condensador, que enfoca la luz de la fuente hacia un punto pequeño y brillante de la muestra.
En comparación con un telescopio, que tiene oculares intercambiables y una lente de objetivo fijo, un microscopio tiene oculares fijos y lentes de objetivo intercambiables. Puede magnificar áreas increíblemente pequeñas cuando se cambian las lentes objetivas de lentes planas de bajo aumento a lentes redondas de alto aumento. La calidad de imagen vista con un microscopio de luz se evalúa según el brillo, la resolución y el contraste. Los microscopios de luz se utilizan normalmente para examinar células y orgánulos.