โดยเฉพาะในระดับมัธยมศึกษาและอุดมศึกษา การเรียนรู้เกี่ยวกับเซลล์ พืช สัตว์ และจุลินทรีย์จะขาดกล้องจุลทรรศน์ไม่ได้เลย เพราะมันช่วยให้นักเรียนสามารถเข้าใจโครงสร้างพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตและปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่เกิดขึ้นในระดับจุลภาคได้อย่างชัดเจน การสังเกตตัวอย่างจากธรรมชาติ เช่น ปีกแมลง เมล็ดพืช หรือเส้นใยของพืชผ่านกล้องจุลทรรศน์ช่วยให้เกิดความเข้าใจลึกซึ้งเกี่ยวกับกระบวนการทางชีววิทยาและกายภาพของสิ่งมีชีวิต
เทคโนโลยีกล้องจุลทรรศน์มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว
ทำให้สามารถเข้าถึงได้ง่ายขึ้นกว่าแต่ก่อน กล้องจุลทรรศน์ดิจิทัลที่สามารถเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์สมาร์ทโฟนได้ช่วยให้การศึกษาตัวอย่างเป็นเรื่องง่ายและสะดวกขึ้น นักเรียนและนักวิจัยสามารถบันทึกภาพหรือวิดีโอของตัวอย่างเพื่อใช้ในการศึกษาและวิเคราะห์ในภายหลัง เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ยังถูกนำมาใช้ร่วมกับกล้องจุลทรรศน์เพื่อช่วยวิเคราะห์ภาพและแยกแยะโครงสร้างของเซลล์หรือจุลินทรีย์โดยอัตโนมัติ ซึ่งช่วยลดข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์และเพิ่มประสิทธิภาพในการศึกษาวิจัย หนึ่งในนวัตกรรมที่น่าสนใจคือกล้องจุลทรรศน์แบบใช้เลเซอร์สแกนที่สามารถสร้างภาพ
สามมิติของตัวอย่างได้ ทำให้สามารถมองเห็นโครงสร้างของเซลล์หรือวัตถุในเชิงลึกได้อย่างละเอียด เทคโนโลยีนี้มีประโยชน์อย่างมากในด้านการแพทย์ โดยเฉพาะในงานที่เกี่ยวข้องกับสมองและระบบประสาท การศึกษาพฤติกรรมของเซลล์มะเร็ง และการพัฒนายาใหม่ที่ต้องการความแม่นยำสูงในการวิเคราะห์เซลล์ระดับโมเลกุล อีกหนึ่งแนวโน้มที่สำคัญของกล้องจุลทรรศน์ในยุคปัจจุบันคือการพัฒนาให้มีขนาดเล็กลงและพกพาได้ง่าย
กล้องจุลทรรศน์พกพาช่วยให้สามารถนำไปใช้ในสถานที่ต่าง ๆ ได้สะดวกขึ้น
ในการศึกษาสิ่งมีชีวิตในธรรมชาติหรือการตรวจวินิจฉัยโรคนอกสถานพยาบาล ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากในพื้นที่ห่างไกลที่ไม่มีห้องปฏิบัติการที่ครบครัน นอกจากนี้ กล้องจุลทรรศน์ที่ใช้เทคโนโลยีแสงที่สามารถปรับความยาวคลื่นได้ยังช่วยให้สามารถสังเกตตัวอย่างที่มีความซับซ้อนมากขึ้น เช่น การศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนและโมเลกุลภายในเซลล์ที่เคยเป็นเรื่องยากในอดีต นอกจากการพัฒนาเทคโนโลยีแล้ว การเข้าถึงกล้องจุลทรรศน์ในปัจจุบันยังง่ายขึ้นอย่างมาก เนื่องจากต้นทุนการผลิตที่ลดลง ทำให้โรงเรียน มหาวิทยาลัย และองค์กรวิจัยสามารถจัดหากล้องจุลทรรศน์ที่มีคุณภาพสูงได้ในราคาที่เหมาะสม ในขณะเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรยังคงพัฒนาเทคนิคใหม่ ๆ
ในการประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์ เช่น การใช้กล้องจุลทรรศน์ในการศึกษาวัสดุที่มีสมบัติพิเศษอย่างกราฟีนและนาโนทิวบ์ ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แห่งอนาคต อีกหนึ่งด้านที่กล้องจุลทรรศน์มีบทบาทสำคัญคือการศึกษาโลกจุลภาคในอวกาศ นักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องจุลทรรศน์ในการศึกษาตัวอย่างหินจากดาวอังคารและดวงจันทร์ รวมถึงการค้นหาสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่อาจอยู่ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในอวกาศ กล้องจุลทรรศน์ที่ติดตั้งบนยานสำรวจและสถานีอวกาศช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตพฤติกรรมของเซลล์และจุลินทรีย์ในสภาวะไร้น้ำหนัก
