|----- | align="center" | (Afbeelding van http://wwwihm.nlm.nih.gov/)
Met dank aan The National Library of Medicine |} Van Leeuwenhoek is het best bekend om zijn verbetering van de microscoop en als een van de grondleggers van wat later de celbiologie zou worden. Hij zette daarbij het werk van Jan Swammerdam voort. Hij was in de wetenschap een autodidact; eigenlijk was hij van beroep lakenkoopman. De verslagen van zijn waarnemingen stuurde hij naar de Royal Society in Londen. Omdat hij de eerste was die zulke goede lenzen kon slijpen kon hij veel waarnemingen doen waar niemand anders op dat moment nog toe in staat was. Van van Leeuwenhoek zijn o.a. de eerste beschrijvingen van bacteriën en menselijke zaadcellen (1679). Met zijn handgemaakte microscoop nam hij spiervezels waar, bacteriën, zaadcellen en de stroom van bloed in haarvaatjes (kleine bloedvaten).
Tijdens zijn leven sleep Van Leeuwenhoek meer dan 500 optische lenzen.
Zijn microscoop werd gebruikt en verbeterd door Christiaan Huygens voor zijn eigen onderzoeken in de microscopie.
Omdat Antoni van Leeuwenhoek bij het afwikkelen van de nalatenschap van Johannes Vermeer, de functie van executeur-testamentair vervulde, wordt vaak aangenomen dat de twee Delftenaren goed bevriend waren. Voortbordurend op dit thema opperen sommigen de mogelijkheid dat Van Leeuwenhoek model heeft gestaan voor Vermeers schilderijen De Geograaf en De Astronoom, en dat hij de kunstenaar misschien voorzag van lenzen voor diens camera obscura. Het zijn beweringen waarvoor elk bewijs ontbreekt.
