Det finns ingen övergripande konsensus om uppfinnaren av det första sammansatta mikroskopet. De flesta myndigheter tror att instrumentet har uppfunnits av den holländska glasögon- och glasögontillverkaren Zacharias Janssen i Middleburg, Holland runt 1595, med vissa antar att han fick hjälp av sin far Hans Janssen – de två arbetade tillsammans på design och konstruktion av glasögon och glasögon. Vissa andra myndigheter tror dock att Hans Lippershey, en tysk som bor i samma stad, och även en glasögonmakare, uppfann det första sammansatta mikroskopet ungefär samtidigt; även om han är krediterad för att ha uppfunnit teleskopet, råder det betydligt mer tvivel om hans uppfinning av mikroskopet. Det anses troligt att Lippershey och familjen Janssens, som kände varandra, alla bidrog med idéer till utvecklingen av båda instrumenten.
Det sammansatta mikroskopet använder minst två separata linser för att ge mycket större förstoring än vad som är möjligt med bara en. Den består av en relativt kraftfull lins med kort brännvidd — känd som objektivet — och en större, men mindre kraftfull lins med en relativt lång brännvidd, känd som okularet. De två linserna är normalt förbundna med ett rör; objektet som ska undersökas placeras under objektivlinsen och bringas i fokus genom att justera avståndet till objektet.
Familjen Janssens skulle på grund av sitt yrke ha varit bekant med tillverkningen och egenskaperna hos linser, och man tror att det första sammansatta mikroskopet kan ha uppstått från deras försök att bygga mer kraftfulla glasögon. Inget av Janssens tidigaste instrument har överlevt, men det första sammansatta mikroskopet som fortfarande finns kan ses på Middleburg museum och tros ha gjorts av Janssens. Det påminner inte särskilt mycket om ett modernt mikroskop med ett stativ, en scen på vilken prover kan placeras och utbytbara objektivlinser för att ge en rad förstoringar. Istället påminner det om ett litet teleskop genom att det består av två rör, var och en med en lins i ena änden, hållna i ett lite bredare rör, så att de kan flyttas fram och tillbaka för att fokusera på föremålet av intresse och variera förstoringen . Även om detta mikroskop tydligt var designat för att hållas i handen, finns det referenser till ett annat tidigt mikroskop, byggt av Janssens, som stod på ett stativ och förmodligen skulle ha sett mer ut som det moderna instrumentet.
Det tidigaste överlevande sammansatta mikroskopet kunde bara förstora föremål från cirka tre gånger upp till cirka nio gånger. Ändå fungerade det enligt samma principer som ett modernt mikroskop och banade väg för utvecklingen av instrument som skulle ge mycket högre förstoringar, vilket öppnade upp en tidigare okänd mikroskopisk värld. Senare, på 17-talet, använde en annan holländsk amatörforskare, Anton van Leeuwenhoek, mikroskop av sin egen design för att studera mikroorganismer i vattendroppar; men även om de var kraftfullare än Janssens sammansatta mikroskop, hade Leeuwenhoeks bara en enda sfärisk lins. Den brittiske vetenskapsmannen Robert Hooke, en samtida med Leeuwenhoeks, gjorde ett antal förbättringar av det sammansatta mikroskopet som gjorde det möjligt att uppnå mycket högre förstoringar. Hans arbete Micrographia från 1665 dokumenterar hans observationer av insekter, celler och mikroorganismer och hjälpte till att etablera det sammansatta mikroskopet som ett viktigt instrument för forskare.