金相顯微鏡是進行金屬顯微分析的主要工具。專門將制備的金屬試樣放在金相顯微鏡下進行放大和觀察，可以研究金屬組織與其成分和性能之間的關系；確定各種金屬經不同加工及熱處理后的顯微組織；鑒別金屬材料質量的優劣，如各種非金屬夾雜物在組織中的數量分布情況以及金屬晶粒度大小等。

因此，利用金相顯微鏡來觀察金屬內部組織與缺陷是金屬材料研究中的一種基本實驗技術。簡單地講，金相顯微鏡是利用光的反射將不透明物件放大后進行觀察的。金相顯微鏡不同于生物顯微鏡，它利用光的反射來觀察物體。金相顯微鏡不像放大鏡那樣由單個透鏡組成，而是由兩級特定透鏡組成，靠近被觀察物體的透鏡叫做物鏡，而靠近眼睛的透鏡叫做目鏡，借助物鏡與目鏡的兩次放大，就能將物體放大到很高的倍數（大概2000倍）。

顯微鏡的放大作用由物鏡跟目鏡共同完成。物體位于物鏡的焦點以外，經物鏡放大而成倒立的實像,這一實像恰巧落在目鏡的另外一個焦點以內，后由目鏡再次放大成虛像。通常在觀察組織時所見到的像，就是經過物鏡、目鏡兩次放大，在距人眼約250mm明視距離處形成的虛像。

在金相顯微鏡中照明光束從物鏡方向射到被觀察物體表面，被物面反射后再返回物鏡成像。金相顯微鏡的基本分類：正置金相顯微鏡和正交偏光金相顯微鏡。正置金相顯微鏡適用于電子、冶金、化工和儀器儀表行業，用于觀察透明、半透明或不透明的物質，如金屬陶瓷、集成塊、印制電路板、液晶板、薄膜、纖維、鍍涂層以及其他非金屬材料，也適合在醫藥、農林、學校、科研部門作觀察分析用。