望远镜和显微镜的发明，为人类揭示了宇宙空间和微生物界的奥秘。望远镜和显微镜都是借助透镜来开拓人们眼界的，但它们的构造、原理和观察对象有所不同。
1609年，意大利著名科学家伽利略听说荷兰米德尔堡眼镜店的老板发明了一种奇怪的镜子，可以把远处的物体放大许多倍。他仔细地研究了这个镜子的放大原理，并亲自制作了一个能把远处物体放大33倍的“魔镜”，这就是世界上第一台望远镜。伽利略利用这台望远镜第一次看到了月球上的环形山，并发现了木星的四大卫星，从而推动了观测天文学的发展。这个故事在科技发展史上一直被传为佳话。
为什么望远镜能放大远处的物体？原来，望远镜是由两组镜头组成的，前面向着观测物的那一组镜头叫作物镜，后面靠近眼睛的一组镜头叫作目镜。物镜类似于照相机上的镜头，其作用是使被测物体成像；目镜类似于我们所说的放大镜，其作用是把物体所成的像放大。
在天文学的发展历程中，望远镜扮演了极其重要的角色。望远镜的物镜口径常被简称为“口径”，指的是望远镜中起主要聚光作用的那片镜片未受遮挡的部分，也就是实际有效的那部分镜片的直径（通光直径），它是望远镜聚光本领的主要标志。物镜口径越大，集光能力就越强，可见的天体就越多。但口径的增大也是需要付出代价的，这个代价就是昂贵的造价以及整体重量的增加。
1990年发射的哈勃空间望远镜，是世界上最多产的天文望远镜之一。哈勃空间望远镜镜面直径2.4米，最远可以观测到距离地球134亿光年的宇宙深处。据悉，哈勃空间望远镜使用的超低膨胀系数石英玻璃材料就重达828千克。
大约在1590年，荷兰的一个眼镜师在摆弄透镜时意外发现了一个现象，即两个凸透镜片重叠起来时可以把微小的物体放得很大。随后他就把两个凸透镜片拉开一定的距离，并固定在一个筒子里，这就是复式光学显微镜的最初模式。随后，科学家制成了各种各样的显微镜，但很少有人认识到它的价值。
1665年，英国科学家胡克用自制的显微镜观察了软木塞的蜂窝结构，这实际上就是植物细胞的显微结构。胡克据此首先提出了“细胞”这个科学概念，从而对细胞学的孕育形成产生了深远的影响。
1674年，荷兰学者列文虎克精心制作了一个具有足够放大倍数的显微镜。17世纪末18世纪初，列文虎克使用这种显微镜获得了一系列科学发现，从而向世界展示了显微镜的重要价值。他曾用显微镜看到了人们口腔内的微生物，一时成为轰动世界的新闻。
德国物理学家阿贝曾对显微镜进行了一系列改进，从而制成了接近现代的光学显微镜。现代光学显微镜是由一个短焦距的物镜和一个焦距较长的目镜组成的，物体通过物镜放大后可以获得一个目镜焦距之内的实像，再经目镜放大后就形成一个可由肉眼观察的虚像了。
从显微镜的发展历程来看，没有玻璃就没有光学显微镜。医学的进步更是得益于显微镜的发明。像细胞学、微生物学、免疫学、解剖学以及疫苗、药物学等都是借助显微镜才建立起来的。从这个意义来说，没有显微镜就没有现代医学。同时，显微镜还促进了金属学、材料学、生物学的发展。