荧光显微镜用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。 对被检物体来说，荧光产生方式有两种：自发荧光，经过紫外照射直接发出荧光；继发荧光，被观察物体经过荧光染料处理之后，经过紫外光照射才能发出荧光。 细胞中有些物质，如叶绿素等，受紫外线照射后产生自发荧光；另有一些物质本身虽不能发荧光，但如果用荧光染料或荧光抗体染色后，经紫外线照射亦可发出继发荧光。 荧光显微镜利用一个高发光效率的点光源，经过滤色系统发出一定波长的光（紫外光365nm或紫蓝光420nm）作为激发光、激发标本内的荧光物质发射出各种不同颜色的荧光后，再通过物镜和目镜的放大进行观察。 这样在强烈的对衬背景下，即使荧光很微弱也易辨认，敏感性高，主要用于细胞结构和功能以及化学成分等的研究。

荧光显微镜分为透射式和落射式两类，前者较为原始，后者较为*。 两类荧光显微镜的基本构建相似，主要区别为：透射式的激发光透过标本，标本整体产生荧光，荧光再进入物镜，放大倍数越高，荧光越弱；落射式的激发光投射在标本表面，标本表面产生荧光，荧光再进入物镜，放大倍数越高，荧光越强，适于进行高倍观察。 荧光显微镜主要构件有汞灯光源、激发滤板、分色镜（落射式）、压制滤板、暗场聚光镜（透射式）等。此外，由于汞灯发热严重，大多还装有吸热滤镜。 部分荧光显微镜还有相差物镜和环状光阑，因此可以进行相差观察。 还有的荧光显微镜采取倒置构架，又是倒置显微镜，等等。

此外，上述显微镜都可以通过安装CCD组装成数码显微镜，它是将显微镜看到的实物图像通过数模转换，使其成像在计算机上。 从而，我们可以对微观领域的研究从传统的普通的双眼观察到通过显示器上再现，从而提高了工作效率。