不久的显微镜研究显示微生物的构造足够复杂并具有生殖器官，雷迪的实验在很大程度上就是对这种研究做出的反应——因为“低等动物”由于太简单而没有繁殖能力是亚里士多德关于自然发生说的论据之一。
实际上显微镜在几十年前就已经被发明出来了——大概和望远镜在同一时期——尽管没有人知道具体的时间，或者是由谁发明的。但我们的确知道人们最初用同一个拉丁语单词 perspicillum 来代表它们两个，伽利略甚至使用同样的仪器——他的望远镜——分别从两端进行观察。“有了这根管子，”他在1609年告诉一位访客，“我看到的苍蝇就像羊羔一样大。” 和望远镜一样，显微镜通过展示一个古人从未曾想象过的——或者通过理论加以解释过的——自然王国的细节，最终帮助学者们打开了思路，以不同的方式思考他们的研究主题，因而创造出了一系列智力进步，并将在达尔文这里达到顶点。但是和望远镜一样，显微镜最初也遭遇到了强烈的抵制。中世纪的学者对于“光学幻觉”十分警惕，他们并不相信任何处在他们和他们的观察对象之间的装置。望远镜有它的伽利略，他很快就直面批评家并使用这种装置，而显微镜却需要花费半个世纪的时间来让它的拥护者们留下他们的印记。
罗伯特·胡克就是其中最伟大的支持者，他在皇家学会的命令下展开他的显微镜研究，因而对生物学的根基做出了贡献，就像他曾经对化学和物理学做出的贡献一样。1663年，皇家学会指派给胡克一个任务，让他在每次开会时至少展示一个新奇的观察结果。尽管他患有眼疾，长时间盯着镜片看既不容易也会让眼睛疼痛难忍，但他还是完成了这项挑战，使用经他自己设计并改进的仪器完成了一系列非凡的观察。
1665年，30岁的胡克发表了一本名为《显微图谱》或《小图片》的书。这本书有点儿像胡克在多个领域工作和观点的大杂烩，但它引起了极大的轰动，因为它通过胡克手绘的57幅神奇插图揭示出一个奇特的、全新的微观世界。它们首次向人类展示了跳蚤的结构、虱子的身体、苍蝇的眼睛，以及蜜蜂的螫针，这些全部放大成整版的图像，有些甚至以折叠式插页来展示。即使是简单的动物也和我们一样有肢体和器官，这对于一个从未见过放大的昆虫的世界来说不仅是一个惊人的发现；它同样也是对亚里士多德学说的直接驳斥，这个发现类似于伽利略观察到月球同地球一样也有山丘和峡谷。
《显微图谱》发表的那一年正好赶上大瘟疫最为肆虐的时候，每7个伦敦人中就有一个因瘟疫而死。第二年，伦敦被大火吞没。但尽管有这些混乱和痛苦，人们依然阅读胡克的书，它成为畅销书。著名的日记作家、海军大臣，后来的议会成员塞缪尔·佩皮斯对于这本书如痴如醉，他甚至一直熬夜到第二天深夜两点来读这本书，后来还把它称为“我这一辈子读过的最别出心裁的书”。
胡克的《显微图谱》
尽管胡克让新一代的学者兴奋不已，但他也遭到了怀疑者的奚落，这些人发现自己很难接受他有些怪异的描绘，也不相信他使用的仪器。最糟糕的时刻是他观看由英国剧作家托马斯·沙德韦尔创作的一出关于当代科学的讽刺剧。当胡克意识到在舞台上被嘲笑的实验几乎就是他自己的实验时，他感觉受到了侮辱。那些实验是从他挚爱的书里挑出来的。
有一个名叫安东·范·列文虎克（1632—1723）的业余科学家并不怀疑胡克的主张。他出生在荷兰的代尔夫特。他父亲编织篮子，著名的蓝白相间的代尔夫特陶器就是放在这种篮子里被运送到世界各地的；她母亲的家庭从事另一种代尔夫特特产的制造——啤酒。在他16岁时，年轻的安东给一个布匹商人做出纳和记账人，到1654年时他开始自己做生意，卖纺织品、丝带和纽扣。很快他就会添加另一个毫无相干的职业：负责维护和修缮代尔夫特市政大厅。
列文虎克没有上过大学，也不懂拉丁语——当时的科学语言。尽管他活了90多岁，但他只离开过荷兰两次——一次是去访问比利时的安特卫普，另一次是去英国。但列文虎克却喜欢读书，启发他的那本书正是胡克的畅销书。这本书改变了他的人生。
在它的序言中，《显微图谱》讲解了如何制作简单的显微镜，作为一名纺织品商人，列文虎克很有可能有一些打磨镜片的经验，因为他需要用它们来查看亚麻布样品。但在读过《显微图谱》之后，他成为一个狂热的镜片制作人，投入大量的时间来制作新显微镜并用它们进行观察。
在他早期的工作中，列文虎克只是简单地重复胡克的实验，但很快他就让这些实验黯然失色。在他们那个时代，胡克的显微镜在技术上已经算很先进了，他曾因他显微镜20~50倍的放大效果而让皇家学会惊叹不已。所以，当1673年皇家学会的秘书亨利·奥尔登伯格收到一封信，告诉他在荷兰有一个没有上过学的看门人和纺织品供应商“设计出了远胜于我们此前见过的那些显微镜”时，你可以想象一下当时人们的惊愕程度。实际上，41岁的列文虎克设计的显微镜达到的放大效果是胡克显微镜的10倍。
列文虎克的显微镜具备如此强大的功能不是因为精巧的设计，而是因为上佳的技艺。实际上它们只是简单的装置，使用精选的玻璃片或者甚至是沙粒制作出的镜片安装在黄金和白银做成的金属板上，他有时候会自己从矿石中提炼这些黄金和白银。他将每一个样品都固定死，他会为每一项新研究制作一台新的显微镜，或许是因为找出恰当的安装位置就和制作镜片一样困难吧。不管出于什么原因，他没有与任何人分享，一般来说他的方法也非常保密，因为和牛顿一样，他想避免“其他人的否定或责难”。在他漫长的一生中，他制作出了超过500块镜片，但直到今天为止依然没有人知道他是如何制作的。
当关于列文虎克成就的消息传来时，处于英荷战争中的英国和荷兰海军正在向对方发射炮弹，但与列文虎克祖国的战争并没有阻止奥尔登伯格：他鼓励列文虎克报告他的发现，这个荷兰人照做了。他因为得到了皇家学会的关注而惶恐不安，在第一封信中，列文虎克说如果他们注意到他工作中的任何缺点，他向他们道歉。他写道，这是“我自己的冲动和好奇心的结果。因为在我们这座小镇上除了我以外没有哲学家从事这项技艺，所以祈祷不要误解我拙劣的文笔和在记录我胡扯的概念时的放肆”。 列文虎克的“概念”是一个比胡克的观察更伟大的发现。因为胡克只看到了微小的昆虫身体部位的细节特征，而列文虎克看到的却是因为太小而无法用肉眼看见的完整的生物，这是一个之前没有人觉察到它们存在的生物群落，这类生物有些是我们肉眼能看到的最小的动物的1/1000甚至1/10000。他把它们称为“极微动物”。今天我们把它们叫作微生物。
如果伽利略喜欢观察月球地貌和土星环的话，列文虎克也从通过他的显微镜观察奇特的微小生物构成的新世界中得到了乐趣。在一封信中，他描述了存在于一滴水中的世界：“我现在可以很清楚地看到这里面有小鳗鱼，或者蠕虫，全聚集在一起不停地蠕动……整个水滴似乎都因为这些各种各样的极微动物而充满生气……就我个人来说，我必须得承认没有比这些数以千计的生物更让人愉悦的景象在我的眼前出现过，在一小滴水中全都是那么生机勃勃。” 但如果说列文虎克有时候会以一种上帝视角通报他看到的整个世界的话，在其他报告中他会将个体生物放大到足够大，并以大量的细节来描绘许多新物种。比如，他这样来描绘一种生物，它“伸出两只动来动去的小触角，和马的耳朵的构造很相似……（有一个圆圆的身体），只不过它身体的后面形成一个尖端；在这个尖端上长着尾巴”。在50年的时间里，列文虎克从没有参加过一次皇家学会的会议，但他给它写了几百封信，其中大部分都被保存了下来。奥尔登伯格让人把它们进行编辑并翻译成英语或者拉丁语，皇家学会发表了它们。
列文虎克的工作引起了轰动。世人非常惊讶地了解到池塘里的每一滴水中都是一个生物宇宙，我们的感官之外居然存在着完整的生命类别。并且，当列文虎克把他的显微镜指向人类的组织，例如精子细胞和毛细血管时，他揭示了我们自己的构造以及它是多么平常，因为我们和其他生命形式有太多的共同之处。
和胡克一样，列文虎克也有质疑者，他们认为这些都是他编造出来的。他通过提供由受人尊敬的见证人、公证人，甚至是代尔夫特宗教团体的牧师签字的证明书来反驳这些怀疑者。绝大多数的科学家都相信他，胡克甚至复制了列文虎克的部分研究。随着消息的扩散，来自各地的访客出现在了列文虎克的工作室里，要求一睹他的微小动物。皇家学会的创立者和赞助人查理二世命令胡克展示一项他曾经复制过的列文虎克的实验，俄国的彼得大帝甚至亲自拜访了列文虎克。这对一个开纺织品商店的家伙来说不是一件坏事。
1680年，列文虎克在没有亲自出席的情况下被选举为皇家学会的会员，他一直工作到生命的终点，大概在40年后以91岁的高龄去世。在接下来的150年里，没有可以与之匹敌的微生物猎人进入这个领域。
在列文虎克弥留之际，他做的最后一件事情是请求一位朋友把他最后两封信翻译成拉丁文并寄给皇家学会。他还为皇家学会准备了礼物：在一个黑金相间的盒子里装的是他最好的显微镜，它们中的一部分列文虎克从来没有向别人展示过。今天，他的显微镜中只有少数还完好无损；2009年，一台显微镜在拍卖会上拍出了312 000英镑的天价。在漫长的一生中，列文虎克帮助创立了未来生物学的许多领域——微生物学、胚胎学、昆虫学、组织学——这让一位20世纪的生物学家把列文虎克的信件称为“一个科学学会所能收到的最重要的系列通信”。 同样重要的是——和伽利略之于物理学以及拉瓦锡之于化学一样——列文虎克帮助确立了生物学领域的科学传统。正如代尔夫特新教的一位牧师在1723年向皇家学会通报列文虎克去世的消息时写的信里说的那样：“安东·范·列文虎克思考如何通过实验方法来对自然哲学中真实存在的东西展开富有成果的研究，并获取感官证据的支持；因为这些原因，他通过勤奋和不知疲倦的劳动用自己的双手制作出了某些最优良的镜片，并在它们的协助下发现了自然界的许多奥秘。现在，他闻名于整个哲学世界。”
