Kính hiển vi được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau để xem các vật thể hoặc sinh vật không thể nhìn thấy bằng mắt thường. Những thiết bị này rất hữu ích trong sinh học và y học để nghiên cứu hoặc phân tích các mẫu vật, chẳng hạn như vi khuẩn, tế bào và mô cơ thể. Một số công dụng khác của kính hiển vi bao gồm điều tra hiện trường vụ án, lấy mẫu khoáng chất và vật liệu hóa học.
Tại hiện trường vụ án, các nhà khoa học pháp y thu thập bằng chứng, chẳng hạn như các trường hợp đạn, để kiểm tra dưới kính hiển vi so sánh. Trong địa chất, các mẫu vật khoáng và đá có thể được nghiên cứu dưới kính hiển vi để nghiên cứu thành phần của chúng. Trong hóa học, các vật liệu khác nhau, chẳng hạn như kim loại và cấu trúc nguyên tử của các nguyên tố.
Có nhiều loại kính hiển vi khác nhau được sử dụng trong khoa học, bao gồm kính hiển vi điện tử ghép, phân tách, quét điện tử và kính hiển vi điện tử truyền qua. Hình ảnh có thể là hai hoặc ba chiều tùy thuộc vào kính hiển vi. Tương tự như vậy, độ phóng đại thay đổi theo các kính hiển vi khác nhau. Ví dụ: kính hiển vi điện tử truyền qua hiển thị hình ảnh ở chế độ 2-D và có cả độ phóng đại và độ phân giải cao.