生物显微镜使用透射光进行观察。然而，已经开发出不同的观察模式以将特定的光特性用于特定的样本，例如透明样本和不透光的样本。
下表显示了主要观察模式的功能。已经开发出每种观察模式以适当地使用光的特性，例如散射，衍射，偏振，干涉和荧光。
| 观察模式 | 特征 | 共同观察目标 |
|---|---|---|
| 明场显微镜 | 生物显微镜的一般观察模式，具有透射照明的明亮视野 | 活生物体，细胞 |
| 暗场显微镜 | 使用散射光而不是直射光，以使样品在黑暗的视野中发光 | 微生物，细胞 |
| 相衬显微镜 | 使用相位（光线变化）将样本转换为亮度对比以进行观察 | 无色透明样品，活细胞 |
| 偏光显微镜 | 用偏振光照射样品以将其转换为亮度或颜色对比以进行观察 | 晶体，例如岩石和矿物，聚合物 |
| 微分干涉对比显微镜 | 使用透射光穿过样品后传播的距离差来生成3D观察的颜色或亮度对比度 | 无色透明样品，活细胞 |
| 调制对比（浮雕对比）显微镜 | 将样品的高度差转换为亮度对比度以进行3D观察 | 塑料容器中的细胞 |
| 荧光显微镜 | 用荧光化合物或荧光蛋白（例如GFP）弄脏样品，观察表达荧光的部分 | 用荧光染料染色或标记的细胞和组织，表现出固有荧光的活生物体 |
| 反射光显微镜 | 使用反射光观察不透光的样品 | 金属制品 |
| 分散染色显微镜 | 将样品浸入索引油中，并使用散射在油中的透射光进行观察 | 石棉检测 |
