早在公元前一世纪，人们就已发现通过球形透明物体去观察微小物体时，可以使其放大成像。这也就是zui原始的放大镜。后来人们逐渐对球形玻璃表面能使物体放大成像的规律有了认识，通过一系列的实验、校对，衍生出金相显微镜的原始模型。
望远镜的成像原理与显微镜有一定的相似之处，意大利的伽利略和德国的开普勒在研究望远镜的同时，改变物镜和目镜之间的距离，得出合理的显微镜光路结构，当时的光学工匠遂纷纷从事显微镜的制造、推广和改进。由于采矿业的迅速发展，需对金属内部结构进行微观观察，金相显微镜正式登场，这也就初步奠定了金相显微镜的基本结构框架。
1665年前后，胡克在显微镜中加入粗动和微动调焦机构、照明系统和承载标本片的工作台。这些部件经过不断改进，不但使金相显微镜成像更加清晰，迅速，方便携带，同时也成为现代金相显微镜的基本组成部分。
19世纪，高质量消色差浸液物镜的出现，使金相显微镜观察微细结构的能力大为提高。也就促使金相显微镜向医学生物研究迈进。1827年阿米奇*个采用了浸液物镜，延长了物镜的使用期限，保证了成像质量。19世纪70年代，德国人阿贝（蔡司公司创始人）奠定了显微镜成像及粒子显微镜的古典理论基础。这些都促进了金相显微镜制造和显微观察技术的迅速发展。
在显微镜本身结构发展的同时，显微观察技术也在不断创新：1850年出现了偏光显微术；1893年出现了干涉显微镜，就是现在的微分子干涉显微镜；1935年蔡司公司工程师、物理学家泽尔尼克创造了相衬显微术，他为此在1953年获得了诺贝尔物理学奖。 古典的光学显微镜只是光学元件和精密机械元件的组合，它以人眼作为接收器来观察放大的像。后来在显微镜中加入了摄影装置，以感光胶片作为可以记录和存储的接收器，由此诞生了视频显微镜。现代又普遍采用光电元件、电视摄像管和电荷耦合器等作为显微镜的接收器，配以微型电子计算机后构成完整的图像信息采集和处理系统。
随着技术的不断发展，设备的不断完善，如今的金相显微镜比早期的显微镜在成像、光源方面有了进一步的发展。早期的显微镜主要着眼于色差和部分球面象差的校正，根据校正的程度而有消色差和复消色差物镜。近期的金相显微镜，对象场弯曲和畸变等象差，也给予了足够的重视。物镜和目镜经过这些象差校正后，不仅图象清晰，并可在较大的范围内保持其平面性，这对金相显微照相尤为重要。因而现已广泛采用平场消色差物镜、平场复消色差物镜以及广视场目镜等。另外，zui早的金相显微镜，采用一般的白炽灯泡照明，以后为了提高亮度及照明效果，出现了低压钨丝灯、碳弧灯、氙灯、卤素灯、水银灯等。有些特殊性能的显微镜需要单色光源，钠光灯、。
金相显微镜现在可以广泛的应用于医疗卫生机构、实验室、研究所、高等学校做生物学、病理学、细菌学观察、教学和研究、临床实验和常规医疗检验；工厂、实验室对材料的分析和鉴定。金相显微镜主要用于鉴定和分析金属内部结构组织，它是金属学研究金相的重要仪器，是工业部门鉴定产品质量的关键设备，该仪器配用摄像装置，可摄取金相图谱，并对图谱进行测量分析，对图象进行编辑、输出、存储、管理等功能。金相显微镜由于易于操作、视场较大、价格相对低廉，直到现在仍然是常规检验和研究工作中zui常使用的仪器.。
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