Ein Lichtmikroskop verwendet einen fokussierten Strahl sichtbaren Lichts, um Objekte für die Beobachtung zu vergrößern. Es funktioniert ähnlich wie ein brechendes Teleskop, jedoch mit einigen kleinen Unterschieden. Ein Teleskop verwendet ein großes Objektiv, da es große Lichtmengen benötigt, um ein dunkles, weit entferntes Objekt hell zu fokussieren. Andererseits benötigt ein Lichtmikroskop kein großes Objektiv, da es nur Licht von einem kleinen Bereich einer dünnen, nahen Probe aufnehmen muss, die gut beleuchtet ist.
Ein Lichtmikroskop verwendet ein winziges und sphärisches Objektiv mit einer kürzeren Brennweite auf beiden Seiten. Ein Mikroskop fokussiert das Bild eines Objekts auf kurze Distanz innerhalb des Tubus. Eine zweite Linse, Okular oder Okularlinse genannt, vergrößert das Bild. Neben einer Lichtquelle verfügt ein Mikroskop auch über einen Kondensor, der das Licht von der Quelle auf einen kleinen hellen Fleck der Probe fokussiert.
Im Vergleich zu einem Teleskop mit auswechselbaren Okularen und einem festen Objektiv hat ein Mikroskop feste Okulare und auswechselbare Objektive. Es kann unglaublich kleine Bereiche vergrößern, wenn die Objektivlinsen von flachen Linsen mit geringer Vergrößerung zu runderen Linsen mit hoher Vergrößerung gewechselt werden. Die lichtmikroskopische Bildqualität wird anhand von Helligkeit, Auflösung und Kontrast beurteilt. Lichtmikroskope werden normalerweise verwendet, um Zellen und Organellen zu untersuchen.