Kính hiển vi ánh sáng sử dụng chùm ánh sáng nhìn thấy hội tụ để phóng đại các vật thể để quan sát. Nó hoạt động theo cách tương tự như kính thiên văn khúc xạ nhưng có một số khác biệt nhỏ. Kính thiên văn sử dụng một vật kính lớn, vì nó cần một lượng lớn ánh sáng để đưa một vật thể mờ, ở xa trở thành tiêu điểm sáng. Mặt khác, kính hiển vi ánh sáng không cần vật kính lớn vì nó chỉ cần thu nhận ánh sáng từ một vùng nhỏ của mẫu vật mỏng, gần được chiếu sáng tốt.
Một kính hiển vi ánh sáng sử dụng một vật kính nhỏ và hình cầu, đồng thời nó có tiêu cự ngắn hơn ở cả hai mặt. Kính hiển vi đưa hình ảnh của một vật vào tiêu điểm ở khoảng cách gần trong ống. Một thấu kính thứ hai, được gọi là thị kính hoặc thấu kính mắt, phóng đại hình ảnh. Ngoài nguồn sáng, kính hiển vi còn có một tụ điện để hội tụ ánh sáng từ nguồn đến một điểm sáng nhỏ của mẫu vật.
So với kính thiên văn có thị kính hoán đổi được và vật kính cố định, kính hiển vi có thị kính cố định và vật kính có thể hoán đổi cho nhau. Nó có thể phóng đại các khu vực cực kỳ nhỏ khi vật kính được thay đổi từ thấu kính phẳng, độ phóng đại thấp sang thấu kính tròn hơn, có độ phóng đại cao. Chất lượng hình ảnh nhìn thấy bằng kính hiển vi ánh sáng được đánh giá dựa trên độ sáng, độ phân giải và độ tương phản. Kính hiển vi ánh sáng thường được sử dụng để kiểm tra tế bào và bào quan.
