當兩束光通過光學系統時會發生相互干涉，如果相位相同，干涉的結果是亮度增強，反之，就會相互抵消變暗，這就是光波的干涉現象。微分干涉顯微鏡是以平面偏振光為光源，光線經棱鏡折射后分成兩束，在不同時間經過樣品的相鄰部位，然后經過另一棱鏡將這兩束光匯合，從而樣品中厚度上的微小差別就會轉化成明暗區別，增加了樣品反差，造成了標本的人為三維立體感，類似大理石上的浮雕。微分干涉顯微鏡適于研究活細胞中較大的細胞器，如果接上錄像裝置可以記錄活細胞中的顆粒以及細胞器的運動。
