Penemuan Leeuwenhoek yang besar tak lain akibat hobinya memicing-micingkan mata lewat kaca mikroskop. Pada saat itu, tentu saja, orang tidak bisa begitu saja lari ke toko dan beli mikroskop, karena itu Leeuwenhoek membikinnya sendiri. Dia samasekali bukan penggosok lensa profesional dan belum pernah dapat didikan khusus di bidang itu. Meski begitu, keahlian yang dikembangkan amat luar biasa, jauh melampaui kebiasaan para profesional pada saat itu.
Kendati perangkat mikroskop sudah ditemukan orang sebelum Leeuwenhoek lahir, dia tidak menggunakannya. Sebaliknya, dengan cermat dan tepat dia menggosok lensa berukuran kecil. Leeuwenhoek mampu menghasilkan mikroskop yang punya daya kekuatan pengamatan yang jauh lebih baik dari mikroskop yang sudah ada. Salah satu dari lensa yang masih ada punya kapasitas membesarkan sekitar 270 kali, bahkan ada pertanda dia berhasil membuat lebih sempurna dari itu.
Leeuwenhoek punya kesabaran yang amat sangat dan pengamat yang tekun, punya penglihatan tajam serta rasa ingin tahu yang tak terhingga. Dengan lensa yang teramat kecil itu dia meneliti pelbagai macam benda, mulai rambut hingga sperma anjing, dari titik hujan hingga serangga kecil. Juga serat, bagian kulit dan macam-macam benda lainnya. Dia membuat catatan yang teliti dan membuat gambar sketsa terperinci dari tiap apa saja yang diamatinya.