光学显微镜由载物台、聚光照明系统、物镜、目镜和调焦机构组成。

载物台：用于承放被观察的物体。利用调焦旋钮可以驱动调焦机构使载物台作粗调和微调的升降运动，使被观察物体调焦清晰成象。它的上层可以在水平面内沿、方向作精密移动和在水平面内转动，把被观察的部位调放到视场中心。
聚光照明系统：由灯源和聚光镜构成。当被观察物体本身不发光时，由外界光源给以照明。照明灯的光谱特性必须与显微镜的接收器的工作波段相适应。聚光镜的功能是使更多的光能集中到被观察的部位。
物镜位于被观察物体附近实现级放大的镜头。在物镜转换器上同时装着几个不同放大倍率的物镜。转动转换器可让不同倍率的物镜进入工作光路。物镜放大倍率通常为5～100倍。物方视场直径（即通过显微镜能看到的图像范围）约为 11-20毫米。物镜放大倍率越高则视场越小。物镜是显微镜中对成象质量优劣起决定性作用的光学元件。常用的有：①能对两种颜色的光线校正色差的消色差物镜；②质量更高的能对三种色光校正色差的复消色差物镜；③能保证物镜的整个像面为平面以提高视场边缘成像质量的平像场物镜。为了提高显微观察的分辨率，在高倍物镜中采用浸液物镜，即在物镜的下表面和标本片的上表面之间填充折射率为1.5左右的液体。
目镜位于人眼附近实现第二级放大的镜头。目镜放大倍率通常为5～20倍，按能否放置分划板,可分成两类：①不宜放置分划板的，如惠更斯型目镜。这是现代显微镜中常用的型式，优点是结构简单、价格低廉；缺点是由于成像质量的原因，不宜放置供瞄准定位或尺寸测量用的分划板。②能放置分划板的，如凯尔纳型和对称型目镜，它们能克服上述目镜的缺点。按照能看到的视场大小，目镜又分为视场较小的普通目镜和视场较大的大视场目镜（或称广角目镜）两类。
调焦机构 载物台和物镜两者必须能沿物镜光轴方向作相对运动以实现调焦，获得清晰的图像。用高倍物镜工作时，容许的调焦范围往往小于微米，所以显微镜必须具备极为精密的微动调焦机构。