Nguồn gốc của kính hiển vi có thể bắt nguồn từ thế kỷ 16. Mặc dù khái niệm về độ phóng đại và thấu kính đã được biết đến trong nhiều thế kỷ, nhưng chính trong thời gian này đã có những tiến bộ đáng kể trong việc phát triển các dụng cụ quang học để phóng đại các vật thể nhỏ.
Công lao phát minh ra kính hiển vi phức hợp, sử dụng nhiều thấu kính để phóng to vật thể, thường được trao cho nhà khoa học người Hà Lan Zacharias Janssen. Vào khoảng năm 1590, Janssen và cha ông là Hans Janssen, những người chế tạo kính đeo mắt, đã chế tạo một chiếc kính hiển vi bằng cách đặt nhiều thấu kính vào một ống. Kính hiển vi đời đầu này là một bước đột phá đáng kể vì nó cho phép độ phóng đại cao hơn và cải thiện độ rõ nét so với các thiết bị phóng đại trước đây.
Kính hiển vi của Hans và Zacharias Janssen có một hạn chế là nó bị quang sai màu, trong đó các màu khác nhau sẽ tập trung tại các điểm khác nhau, dẫn đến hình ảnh bị mờ. Hạn chế này sau đó đã được một nhà khoa học Hà Lan khác là Antonie van Leeuwenhoek giải quyết. Vào cuối thế kỷ 17, Leeuwenhoek đã cải tiến thiết kế của kính hiển vi và phát triển các thấu kính mạnh mẽ của riêng mình. Ông đã đạt được độ phóng đại đáng chú ý và là người đầu tiên quan sát và ghi lại các vi sinh vật, chẳng hạn như vi khuẩn và động vật nguyên sinh bằng kính hiển vi của mình.
Kính hiển vi của Leeuwenhoek là thiết bị đơn giản và có một thấu kính được gọi là "kính hiển vi đơn giản" hay "kính hiển vi Leeuwenhoek". Những kính hiển vi này bao gồm một quả cầu thủy tinh nhỏ, chất lượng cao được gắn trên một tấm kim loại, với mẫu vật được đặt trên đầu kim. Bằng cách điều chỉnh cẩn thận khoảng cách giữa mẫu vật và thấu kính, Leeuwenhoek đã đạt được độ phóng đại lên tới 270 lần.
Sự phát triển và hoàn thiện kính hiển vi tiếp tục qua nhiều thế kỷ, với sự đóng góp của các nhà khoa học nổi tiếng khác như Robert Hooke và Ernst Abbe. Cuốn sách "Micrographia" của Hooke xuất bản năm 1665 đã giới thiệu những quan sát của ông bằng kính hiển vi và phổ biến việc sử dụng kính hiển vi trong nghiên cứu khoa học.
Ngày nay, kính hiển vi đã trở thành công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm sinh học, y học, khoa học vật liệu và công nghệ nano. Chúng đã phát triển thành những thiết bị tiên tiến có khả năng đạt được độ phóng đại và độ phân giải cực cao, cho phép các nhà khoa học khám phá những chi tiết phức tạp của thế giới vi mô.