在这样一个社会环境中走进生活的列文·虎克，从小就是一个好奇心很强的人。他的勤奋好学使他不仅学会了磨制玻璃透镜的方法，还学会了如何组合及装配它们的技术，制造出了功能相当好的显微镜。列文·虎克把制造这种显微镜的手艺深藏于内心，从不传示于他人。虽然他并不是世界上第一个制造出显微镜的人，在他之前罗伯特·胡克已经用自己制造的显微镜看到了软木薄片中的细胞。但是，列文·虎克是第一位成功地制造出了高分辨率的显微镜，并用这台显微镜进行了许多重要生物学研究工作的人。为了制作出功能更好的显微镜，列文·虎克曾先后选用最好的玻璃、水晶做材料，最后甚至还用上了金刚石这种当时十分贵重的材料。列文·虎克十分珍爱自己制作的显微镜，从不允许别人在他的控制以外使用他制作的显微镜。他自己则用显微镜广泛地观察过许多种动物的不同结构和其他材料。其中包括一些甲虫的附肢、蚊子的口器、蜜蜂的蛰针和泡干草的水等等。列文·虎克用自己制作的显微镜看到了许多他和他的前人从未见过的东西，其中大多数都是后来被他称之为“微动物”（animalcula）的微生物。
列文·虎克有一位朋友叫德·格拉夫（Regnier de Graaf）。他是一位医生和解剖学家，还是伦敦皇家学会的通讯会员。德·格拉夫在了解到列文·虎克的开创性工作以后，就建议列文·虎克把他在显微镜下的新奇所见报告给当时在科学研究领域富有权威和影响的伦敦皇家学会；同时，也促使皇家学会请求列文·虎克经常报告这方面的情况。这样，就使列文·虎克的研究工作为更多和更重要的人们所了解。列文·虎克把他在显微镜下所看到的各种活泼物体统称为“狄尔肯”（Dierken）。他认为，它们所进行的前后运动是那样的灵活自如，而沿体轴的转动也是十分优美的。并且，由于每一个个体都十分微小，所以可以想像得到，在每一个粗糙的沙砾表面或者是一滴水中，都可以有成千上万个的“狄尔肯”在生活着，这些地方简直就是它们的快乐家园。
列文·虎克的报告使一些自命不凡的伦敦皇家学会会员感到惊讶。像“狄尔肯”这种具有丰富生命现象的小东西，在一滴水中就会有2700000个，甚至更多吗？面对列文·虎克根据实际观察所作出的大胆推测，伦敦皇家学会专门委派了两名秘书——一位是著名的物理学家、世界上第一台显微镜的发明人罗伯特·胡克，另一位是植物学权威格鲁（Nehemiah Grew）去设法为学会搞一台高质量的显微镜来，以便进一步核实列文·虎克的报告内容。后来，正是德·格拉夫和罗伯特·胡克的支持与赞许，使列文·虎克的观察和研究工作得到了相当高水平的评价。列文·虎克还因此被吸收进入伦敦皇家学会，成为会员。1673年，列文·虎克继施旺·麦丹（Swammerdamk Jan）和马尔比基（Marcello Malpighi）之后，完成了一项对于生理学研究和教学很有意义的工作——他详细记述了鱼类、两栖动物和人以及其他一些哺乳动物的血红细胞，并把这些细胞画成图，呈现在世人面前。
列文·虎克对生命科学的研究，绝不仅仅限于对简单直观的生命现象进行观察和描述。事实上他主要专注于对动物解剖学和动物发育史等方面的探索。三年之后，也就是1676年，当他和学生哈姆（Ludwig von Ham）一起研究了人、狗和兔子的精子时，他更加相信：在活泼运动中的“微动物”——精子中，未来有机体的全部早已经存在于其中了。他的这个观点，复活了生物学界曾经盛极一时的“预成论”理论。
列文·虎克认为，精子中就存在着真正的胚胎，精子就是胚胎发育（生物个体发育）的起点。在有性生殖过程中，未受精的卵只不过是在胚胎发育中向胚胎提供了营养。列文·虎克在他的这一观点中，对卵在生殖过程中所起的作用的评价，是与当时另一位科学家施旺·麦丹具有明显不同的观点。施旺·麦丹出生于荷兰的阿姆斯特丹，他是一位富有的药剂师的儿子，比列文·虎克要年轻将近五岁。并且，由于施旺·麦丹曾经身患疟疾，他终其一生也只有大约六年时间是较少被疾病折磨，能够把大部分精力和时间用于科学研究的。但是，施旺·麦丹的学术成果，特别是他提出的“卵生论”，却深得一部分持“预成论”观点的学者们的拥护。在施旺·麦丹看来，在整个动物的个体发育过程中，精子所能够起到的作用并不十分关键，而只有卵才是动物个体形态发育的开端。施旺·麦丹是在研究了蜜蜂和蝴蝶等动物的解剖结构和发育过程之后，才用这种“卵生论”的观点，把整个自然界的发展解释为“已有东西的机械增长”的。由于在关于动物发育这样重要的问题上有这么两种对立的观点存在，就使拥护“预成论”观点的人们明显地分成了对立的两派：一派是“卵生论”者，他们坚决支持施旺·麦丹的研究成果；认为卵在整个个体发育中起着重要的和关键性的作用。而另一派“微动物论”者则宁愿相信列文·虎克的理论，认为精子才是幼小动物个体发育的起点。这样两个都持有“预成论”观点的学派一直持续争论了将近一百年。在施旺·麦丹去世近六十年后的1738年，一部《自然界的圣经》才把“卵生论”的观点及其相关的实验观察等和盘托出。列文·虎克与施旺·麦丹的学术之争，使“预成论”又成为了当时和以后近一个世纪的生物学研究热门问题。
列文·虎克是1723年8月27日在代尔伏特去世的。他是继罗伯特·胡克之后，自己制造显微镜，并用之于生物科学研究的科学家。他和罗伯特·胡克、施旺·麦丹以及马尔比基等科学家一起，缔造了显微镜下的生命科学。列文·虎克既是开发生物科学研究工具——显微镜的创造者之一，更是使用这种工具对微观生物界进行观察研究的先驱。他早在1683年就观察到了人牙垢中的细菌，只不过当时的科学界还没有这一概念。列文·虎克也只是用“这些生物几乎像小蛇一样做着优美的蜿蜒运动”来记述他的这又一个新奇发现。
列文·虎克去世以后，他制作和拥有的四百多台显微镜、放大镜被移交给伦敦皇家学会收藏。他的学术著作在1715～1722年间，分七卷在代尔伏特和莱顿出版。
事实上，我们今天所见到并使用着的光学显微镜，比起列文·虎克那个时代来，已经大大改进了。在最近两个多世纪的显微镜发展历史中，下面这些必要的显微镜附属部分都是后来陆续增加的：
1712年，C.赫尔特尔设计出显微镜用的照明镜；1784年，荷兰人英根霍斯（Jan Ingenhousz）首次使用盖玻片；1827年，亚米齐（Giovanni Battis Amici）发明了能够消除色差的透镜系统。
再以后，人类又发明了功能更加先进的电子显微镜。不过，这已经不是光学原理的放大工具了。
细胞的发现者胡克
罗伯特·胡克（Robert Hooke，1635～1703）是英国著名的物理学家、生物学家。
胡克于1635年7月18日出生于英格兰怀特岛弗雷什沃特村的一个牧师家庭。幼年时他常常头痛，经常辍学。小时候，他喜欢摆弄钟表和机械玩具，练就了一双巧手。1648年，胡克的父亲去世，威斯敏斯特中学校长巴斯比收留了他。在那里他学习拉丁文、希腊文、希伯来文和数学，同时学习演奏风琴。1653年，胡克从威斯敏斯特中学毕业后移居牛津，当上基督教堂的合唱队员。
1655年，胡克成为威利斯的助手，后为玻意耳的助手。1660年牛津学术团体迁往伦敦，1662年正式命名为英国皇家学会，胡克被任命为该学会的实验管理员。1663年，他获牛津大学文学硕士学位，并被选为英国皇家学会会员。1664年，他任格雷沙姆学院力学讲师，并任英国皇家学会珍宝馆馆长。1665年他担任格雷沙姆学院几何学教授。1666年，伦敦大火后，他担任监督伦敦重建的测量员。1677～1683年他任英国皇家学会秘书。
玻意耳、马略特定律的发现者之一玻意耳曾是胡克的雇主。胡克对玻意耳研究用的空气泵进行了改进，这样玻意耳才得以成功。1662年玻意耳发表的关于空气压力的玻意耳定律中凝集着胡克的智慧。
1658年，胡克提出可以用弹力代替重力使物体振动，即在平衡轮的轴上安一个弹簧，可以代替重力驱动摆轮，这是现代钟表设计的基本原理。根据这个原理制造的确定经度的航海时针到18世纪才出现。1660年，胡克为此申请了专利，但后来又撤回申请。
1662年，胡克担任英国皇家学会的实验管理员，使他的聪明才智充分展示出来。他要为每周的会议提供3～4个有重要意义的实验，同时，还必须随时对会员们提出的想法作出实验验证。
1665年，罗伯特·胡克根据一会员提供的资料设计了结构相当复杂的显微镜。有一次，他切了一块软木薄片，放在自己制造的显微镜下观察，发现软木片是由很多小室构成的，各个小室之间都有壁隔开，像蜂房似的。胡克给这样的小室取名为“细胞”。其实软木是由死细胞构成的，只是细胞壁，没有原生质。
胡克又通过对大量矿物、植物、动物的显微观察，1665年，出版了《显微图集》，向人们提供了许多鲜为人知的显微图画信息，它涉及化学、物理、地质和生物等多个领域。该书是第一本关于显微图画的专著，也是17世纪自然科学领域中的重要文献之一。胡克在书中指出，显微镜在生物学研究中将大有用武之地。
胡克是一位技术精湛的实验员，除了改进空气泵和钟表结构外，他还制造了显微镜和改进了望远镜，人们称胡克是17世纪最伟大的科学仪器发明家和设计者。另外他对天文学的贡献也特别富有价值，胡克首先在望远镜上安装了十字标线瞄准器、可变光栅以及可直接读出望远镜方位的调节旋钮。他是第一个制造格雷果反射望远镜的人，用这台望远镜，1664年，他发现了猎户星座的第五星，第一个提出木星绕轴旋转。他还对火星进行过详细观察并进行描述，这一成果在19世纪被用作确定火星旋转速度的依据，肯定了他在天文学方面的工作。
胡克在《显微图集》中还记录了他对光学的研究。他对云母、肥皂泡以及玻璃片间的空气层等薄且透明的膜中的色彩进行观察，发现颜色的变化呈周期性，随着薄膜厚度的增加，光谱出现重复。为了解释这个现象，他提出了光的波动学说。1672年，他又发现了衍射现象，并用光的波动学说进行解释。胡克是光的波动学说最早的倡导人之一。
胡克对热学和气象学作出过贡献。他曾与惠更斯一起断定在常压下冰的熔点和水的沸点是固定不变的，并建议以水的结冰温度为温度计的零度，即摄氏零度。胡克还提出，热是物质粒子机械运动的结果，一切物质受热均膨胀，空气是由距离较大、相互分开的粒子构成，这些结果都被后人一一证实。胡克发明了轮形气压计，这是一种由绕轴旋转的指针记录压力的仪器。另外他制造的气候钟能将气压、温度、降雨量、温度和风速记录在同一个旋转的记纹鼓上，由此有人称他是科学气象学的奠基人。
1666年，伦敦发生大火，烧掉了许多建筑，胡克提出按矩形格式重建伦敦。这一方案虽然未被采纳，但得到了伦敦市元老会的赏识，被任命为三个负责重建伦敦的测量员之一。当上测量员以后的10年，是胡克科学创造的高峰。在这段时间里，他不仅出色地完成了测量员的工作，而且科学研究硕果累累。1679年，胡克继《显微图集》后另一重要的著作问世，它是胡克在17世纪70年代出版的一组6本系列著作的合订本，取名《卡特勒演讲集》。
在“演讲集”中，至少有两个重要发现。其一是以胡克命名的弹性定律——胡克定律，即“有多大的伸长量，就有多大的力”，也就是说在弹性限度内，弹簧的弹力与弹簧的伸长量成正比；其二是他通过对简谐振动的研究提出“使物体运动的力的量与它所获得的速度的平方成正比例。”