1632年，列文虎克出生在荷兰的代尔夫特。列文虎克并不是一个幸运的人。6岁时他的父亲就去世了。小时候列文虎克接受了一点基础教育，16岁时他就挑起了养家糊口的重担，到首都阿姆斯特丹的一家布店当学徒。6年的学徒生活结束后，列文虎克回到家乡，凭自己的手艺开了一家布店。不过他很快就转了行，成为代尔夫特市政厅的看门人。看门比较轻松，时间充裕，在这儿，他还经常接触各行各业的人。一次，他从一位朋友那里得知，在阿姆斯特丹有许多眼镜店，除磨制镜片外，还磨制一种放大镜。朋友还告诉他，放大镜可以将很微小的东西放大，使观察者可以清清楚楚地观看物体。好奇心很强的列文虎克得知放大镜的功能后，也想拥有一个放大镜。当他跑到眼镜店一问，价格很昂贵，不是他所能支付的。好在列文虎克出身于艺人家庭，自己也当过学徒，手工活做得不错，看了眼镜店的人磨镜片的过程，他便默记在心，回去后找来玻璃材料，利用自己的业余时间，开始磨制、装配玻璃透镜。为了用起来方便，他用两个金属片夹住透镜，再在透镜前面安装上一根带尖的金属棒，把要观察的东西放在尖上观察，并且用一个螺旋钮调节焦距。这样，一架显微镜就制成了。此后数年里，列文虎克先后制作了400多架显微镜，放大倍数最高的达到200至300倍。
有了自己的显微镜后，列文虎克将能够想到的东西一个接一个地放在镜下，观看它们的真面目。显微镜下蜜蜂腿上的短毛，竟然如缝衣针一样地竖立着。随后，他又观察了蜜蜂的螫针、蚊子的长嘴和一种甲虫的腿。精美绝伦的微观世界令他兴奋不已，他不停地观察，不停地记录。1673年，列文虎克将观察记录材料整理成《列文虎克用自制的显微镜观察皮肤、肉类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录》一文，寄给英国皇家学会，但没有得到学术界的承认。列文虎克并不气馁，他想只有找出更有力的证据，才能扫除权威们的偏见。他继续用显微镜观察各种动植物。1675年的一天，天空忽然下起了滂沱大雨，狭小的实验室又黑又闷，列文虎克无法再用显微镜观察东西，便站在屋檐下的窗口，眺望雨水。忽然，他萌生了一个念头：用显微镜来看看雨水里有什么东西。于是，他跑到屋檐下，用吸管在地面上的积水坑里取了一管雨水，滴了一滴在显微镜下，进行观察。“雨水怎么会是活的？”列文虎克不禁大叫起来，原来，他看到雨水里有无数奇形怪状的小东西在蠕动。他认为是自己眼睛过于疲劳而造成的错觉，便揉了揉发涩的眼皮再看，结果仍与刚才一样。为了验证这个问题，他用干净的杯子到外面接了半杯雨水，然后取出一滴，放在显微镜下，结果没有看到什么东西。可是，过了几天再观察，杯子里的雨水又有“小居民”了。结论是显而易见的，这些“小居民”不是来自天上。雨水里有“小居民”，那么其他东西里有没有呢？列文虎克将牙垢取下来，用刚取的雨水稀释之后，放在显微镜下，结果看到了“小居民”；他又将泥土取来，用刚取的雨水搅拌后，取一点放在显微镜下，结果也看到了“小居民”。列文虎克将这些实验记录，写成实验报告，寄给英国皇家学会。列文虎克的这篇实验报告无异于向英国学术界投掷了一颗重磅炸弹，引起一片哗然。
于是，英国皇家学会组织了考察团来到列文虎克的家中。科学家们在显微镜下观察到了水中的“小居民”。考察结束后，科学家们向英国皇家学会提交了书面报告，报告称：
“列文虎克在他的小实验室创造了奇迹！”列文虎克发现的“小居民”就是后来人们所说的细菌，他的这一发明，打开了微观世界的一扇窗口，为以后对微观世界的进一步研究奠定了基础。1680年，列文虎克被选为英国皇家学会会员。这是对他20年来刻苦钻研的最好褒奖。