Działanie mikroskopu polaryzacyjnego jest oparte na zjawisku dwójłomności substancji, w których występuje dalekozasięgowe uporządkowanie cząsteczek. Mikroskop ten posiada między okularem i źródłem światła dwa filtry polaryzacyjne. Jeden z nich jest nazywany polaryzatorem i znajduje się między źródłem światła i analizowaną próbką, a drugi jest nazywany analizatorem i znajduje się między próbką a tubusem.