Первый микроскоп был сконструирован торговцем мануфактурой Антони Ван Левенгуком, жившим в Голландии в XVII веке. При помощи своего прибора Левенгук впервые увидел «маленьких зверей» (лат. animalculus) - так он назвал микробов. Примечательно, что оптическая часть микроскопа Левенгука состояла из единственной, величиной с горошину, сферической линзы, а сам прибор нужно было держать в руках - подставки или штатива у него не было.

До появления первого УИМ (Универсального Измерительного Микроскопа) существовали узкоспециализированные оптические приборы. Ими можно было измерить ограниченный спектр параметров. Этот класс приборов назывался «инструментальный микроскоп».
В России инструментальные микроскопы производились новосибирским приборостроительным заводом. Модели ММИ и БМИ (Малый Микроскоп Измерительный и Большой Микроскоп Измерительный) полностью оптико-механические. Эти приборы имеют дискретность 1 мкм, а вот их точность, по современным понятиям, весьма не высока: порядка 0,01 мм. Объясняется это тем, что перемещение рабочего поля оценивается косвенно по повороту винта, на котором установлен угловой датчик.

Точность прибора сильно зависит от качества винтовой пары и постепенно ухудшается со временем из-за естественного износа и появления люфтов. Инструментальные микроскопы широко применялись в цехах больших заводов, где и по сей день иногда можно встретить работающие экземпляры.

К существенным недостаткам УИМ-21 можно отнести высокую утомляемость глаз оператора и субъективный отсчет (влияние на точность измерения опыта оператора, его состояния здоровья, внимания и т.д.). Дальнейшим шагом в развитии российских универсальных измерительных микроскопов стало появление УИМ-23.

Существенным отличием этого прибора от предшественников является проецирование изображения шкалы на экран. УИМ-23 имеет только один микроскоп – для наведения на деталь. После наведения в нужную точку оператор определяет перемещение по изображению отсчетных шкал на экране.
Применение проекторов несколько уменьшило утомляемость глаз оператора. К недостаткам этой модели можно отнести слабую яркость изображения на экране. Для того, что бы уверенно различать изображение часто приходилось работать при затемненном освещении или в полной темноте.

Приблизительно в это же время начало развиваться второе направление универсальных измерительных микроскопов. В их названии содержится аббревиатура «ДИП». Эти приборы снабжены электронно-вычислительными машинами, которые вычисляют элементы детали: радиусы, дуги, углы и т.д. ЭВМ подключается к печатающему устройству и может формировать отчеты об измерениях.

Устройство микроскопа постоянно эволюционирует, а область применения расширяется.