不久，有人又提出了新课题：用上面的方法看到的是物体的表面，怎样才能看到物体的内部结构呢？有人建议把观察的对象切成薄片，放到显微镜底下，同时在显微镜下放一盏灯，让光透过切片，把焦距调整好，以使所要观察的对象的内部结构尽可能清楚一些 。这种设想比较直观，效果不大 。
世界上的任何发明都不可能一诞生出来就十全十美，显微镜也是这样 。一直到1725年，柯贝别尔氏所制造的显微镜才把灯光换成了反光镜，凿洞的桌子改成了带洞的载物台，因此，显微镜不论在外形上还是在性能上都提高了一大步 。
随着人们对显微镜的日益重视，台座式显微镜也发展起来了 。1744年，卡尔佩拍设计了第一台三只脚的台座式显微镜，它可以看作是现代显微镜的先驱 。
显微镜和望远镜一样，也有象差和色差二大弱点 。攻克望远镜象差和色差这道难关的是著名科学家牛顿，攻克显微镜象差和色差的是后利斯特，他是一位葡萄酒制造商，同时又是个显微镜爱好者 。他在1830年弥补了显微镜的二大缺陷，使细小的物体不但能放得很大，而且能被看得很清楚，这使得显微镜更加实用 。
显微镜进入实用阶段后，纷纷来到科研机构和学校的实验室 。于是，懂行的光学制造商人开始大批生产显微镜，并且互相竞争，各种高质量的显微镜也相继出现 。
前面所说的显微镜是光学显微镜，它的最大能力是放大到1600倍 。借助这种显微镜，细胞、细菌之类肉眼看不到的东西是可以看清了，但是它对更微小的东西就无能为力了 。
1926年，布施设想出电子显微镜 。1943年，德国人科诺尔和鲁斯卡首次对电子显微镜做出了重大改革 。后来很长一段时间内，电子显微镜的放大倍数一直没有增加，但是，那时用这种显微镜已可观测到百万分之一毫米的物体 。
电子显微镜放大物体的媒介是电子束，而不是可见的光 。它的放大本领很强，我国制造的80万电子显微镜可以放大80万倍 。80万倍，这实在是了不起的放大能力，一个手指头放大80万倍就等于喜玛拉雅山那么高 。因此，可以利用它看到原子世界 。
也许有人认为，这大概是最好的显微镜了吧！不！80年代初，中国科学院声学研究所研制成功了我国第一台超声显微镜 。这种显微镜可以看到一般显微镜和电子显微镜看不到的东西 。它利用的是物质的声学性质，特别是弹性性质提供的信息 。通过它，可以看清楚大规模集成电路的内部结构、不染色的活生物组织和癌肿瘤等，还能显示出它们的声学特性 。
用更为现代化的电子显微镜（发射离子显微镜）可以观测更加细微的物体，但是，现在要将其制成还是非常困难的，还需要几十年的时间 。我国最常见的手术显微镜是上海光学仪器厂生产出来的，又称双人双目手术显微镜 。它可供两个医生同时在手术中缝接各种比火柴梗还细的微血管、神经束 。它的特殊优点是，使用纤维光束冷光源照明，亮度虽高，但不散发热量，不增加病人的体温，这为精细的手术提供了极大的方便 。