放大系統是影響金相顯微鏡用途和質量的關鍵。主要由物鏡和目鏡組成。顯微鏡的放大率為:
 

　　M顯=L/f物×250/f目=M物×M目 式中[m1] M顯--表示顯微鏡放大率;[m2] M物、[m3]M目 和[f2]f物、[f1]f目 分別表示物鏡和目鏡的放大率和焦距;L為光學鏡筒長度;250為明視距離。長度單位皆為mm。
 

　　分辨率和象差透鏡的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量顯微鏡質量的重要標志。在金相技術中分辨率指的是物鏡對目的物的最小分辨距離。由于光的衍射現象，物鏡的最小分辨距離是有限的。德國人阿貝(Abb)對最小分辨距離d提出了以下公式
 

　　d=λ/2nsinφ式中λ為光源波長; n為樣品和物鏡間介質的折射系數(空氣;=1;松節油:=1.5);φ為物鏡的孔徑角之半。
 

　　從上式可知，分辨率隨著和的增加而提高。
 

　　由于可見光的波長[kg2][kg2]在4000~7000之間。在[kg2][kg2]角接近于90的最有利的情況下，分辨距離也不會比[kg2]0.2m[kg2]更高。
 

　　因此，小于[kg2]0.2m[kg2]的顯微組織，必須借助于電子顯微鏡來觀察(見)，而尺度介于[kg2]0.2~500m[kg2]之間的組織形貌、分布、晶粒度的變化，以及滑移帶的厚度和間隔等，都可以用光學顯微鏡觀察。這對于分析合金性能、了解冶金過程、進行冶金產品質量控制及零部件失效分析等，都有重要作用。
 

　　象差的校正程度，也是影響成象質量的重要因素。在低倍情況下，象差主要通過物鏡進行校正，在高倍情況下，則需要目鏡和物鏡配合校正。透鏡的象差主要有七種，其中對單色光的五種是球面象差、彗星象差、象散性、象場彎曲和畸變。
 

　　對復色光有縱向色差和橫向色差兩種。早期的顯微鏡主要著眼于色差和部分球面象差的校正，根據校正的程度而有消色差和復消色差物鏡。
 

　　隨著不斷發展，金相顯微鏡對象場彎曲和畸變等象差，也給予了足夠的重視。物鏡和目鏡經過這些象差校正后，不僅圖象清晰，并可在較大的范圍內保持其平面性，這對金相顯微照相尤為重要。
 

　　因而現已廣泛采用平場消色差物鏡、平場復消色差物鏡以及廣視場目鏡等。上述象差校正程度，都分別以鏡頭類型的形式標志在物鏡和目鏡上。
 

　　光源 最早的金相顯微鏡，采用一般的白熾燈泡照明，以后為了提高亮度及照明效果，出現了低壓鎢絲燈、碳弧燈、氙燈、鹵素燈、水銀燈等。有些特殊性能的顯微鏡需要單色光源，鈉光燈、鉈燈能發出單色光。
 

　　照明方式金相顯微鏡與生物顯微鏡不同，它不是用透射光，而是采用反射光成像，因而必須有一套特殊的附加照明系統，也就是垂直照明裝置。1872年蘭(V.vonLang)創造出這種裝置，并制成了第一臺金相顯微鏡。原始的金相顯微鏡只有明場照明，以后發展用斜光照明以提高某些組織的襯度。