列文虎克用显微镜观察的事物极其广泛，有晶体、矿物、植物、动物、微生物、污水、昆虫等等。1674年他开始观察细菌和原生动物即他所谓的“非常微小的动物”。他还测算了它们的大小。1677年首次描述了昆虫、狗和人的精子。1684年他准确地描述了红细胞，证明马尔皮基推测的毛细血管层是真实存在的。1702年他在细心观察了轮虫以后，指出在所有露天积水中都可以找到微生物。

　　下图为列文虎克用显微镜观察并绘制的跳蚤与植物细胞显微图。