1．荧光显微镜 荧光显微镜（fluorescence microscope）是用来观察标本中的自发荧光物质或以荧光素染色或标记的细胞和结构。荧光显微镜是以高压汞灯产生的短波紫外线为光源，并配有激发、阻断、吸热和吸收紫外线等滤片系统，标本中的荧光物质在紫外线激发下产生各种颜色的荧光，借以研究该荧光物质在细胞和组织内的分布。组织中的自发性荧光物质如神经细胞和心肌细胞等内的脂褐素呈棕黄色荧光，肝贮脂细胞和视网膜色素上皮细胞内的维生素A呈绿色荧光，某些神经内分泌细胞和神经纤维内的单胺类物质（儿茶酚胺、5－羟色胺、组胺等）在甲醛作用下呈不同颜色的荧光，组织内含有的奎宁、四环素等药物也呈现一定的荧光。细胞内的某些成分可与荧光素结合而显荧光，如溴化乙锭与吖啶橙可与DNA综合，进行细胞内DNA含量测定。荧光显微镜更广泛用于免疫细胞化学研究，即以异硫氰酸或罗丹明等荧光素标记抗体（一抗或二抗），用该标记抗体直接或间接地与细胞内的相应抗原结合，以检测该抗原的存在与分布。

2．相差显微镜 相差显微镜（phase contrast microscope）是用于观察组织培养中活细胞形态结构的。活细胞无色透明，一般光镜下不易分辨细胞轮廓及其结构。相差显微镜的特点是将活细胞不同厚度及细胞内各种结构对光产生的不同折射作用，转换为光密度差异（明暗差），使镜下结构反差明显，影像清楚。组织培养研究常用的是倒置相差显微镜（inverted phase contrast microscope），它的光源和聚光器在载物台的上方，物镜在载物台的下方，便于观察贴附在培养器皿底壁上的活细胞。

3．暗视野显微镜 暗视野显微镜（dark-field microscope）主要用于观察因反差或分辨力不足的微小颗粒。此种显微镜主要是有一个暗视野集光器，使光线不直接进入物境，故呈暗视野。而标本内的小颗粒产生的衍射光或散射光进入物镜，暗视野中的颗粒呈明亮小点，如同在暗室可见一束光线中的微小尘粒一般。普通通光镜最大分辨率为0.2μm，暗视野显微镜则可分辨0.004～0.2μm的微粒，适用于观察细胞内线粒体运动及标本中细菌等微粒的运动等。

4．共集激光扫描显微镜 共焦激光扫描显微镜（confocal laser scanning microscope,CLSM）是近10年研制成的高光敏度、高分辨率的新型仪器。它以激光为光源，光束经聚焦后落在样品（组织厚片或细胞）不同深度的微小一点，并作移动扫描，通过电信号彩色显像，经过微机图像分析系统进行二维和三维分析处理。CLSM可对细胞进行三维结构图像分析，细胞内各种荧光标记物的微量分析，细胞内Ca²⁺、pH值等的动态分析测定，细胞的受体移动、膜电位变化、酶活性和物质转运的测定，并以激光对细胞及其染色体进行切割、分离、筛选和克隆。因此，CLSM是一种高技术产品，可对细胞的多种功能进行全自动、高效、快速的微量定性和定量测定。

其他如偏光显微镜用于研究组织晶体物质及纤维等的光学性质，紫外光显微镜用于研究细胞内核酸的分布与定量等。