Les inconvénients du microscope optique comprennent une résolution limitée, un grossissement inférieur et une vue de surface plus médiocre de l'échantillon. Le microscope optique composé nécessite que l'utilisateur s'adapte à l'inversion optique, ce qui signifie que l'échantillon semblera être déplacé dans la direction opposée à laquelle il est déplacé.
La lumière visible limite la résolution obtenue avec un microscope optique. Le grossissement peut aller de 500x à 1500x, ce qui est beaucoup plus petit que les microscopes électroniques ; ceux-ci donnent des grossissements de 160 000x ou plus. En général, les microscopes optiques nécessitent que les spécimens soient minces, petits et transparents pour une visualisation optimale. Le développement du microscope électronique dans les années 1930 a donné aux scientifiques une plus grande liberté pour visualiser les moindres détails de la structure cellulaire.
