Si bien no inventó el microscopio compuesto, su propio diseño mejoró significativamente con respecto a versiones anteriores. Presentaba:
* Dos lentes :una lente objetivo cerca de la muestra y una lente ocular para observar. Esto permitió un mayor aumento en comparación con los microscopios de lente única.
* Un escenario mecánico :Esto permitió un movimiento preciso de la muestra.
* Iluminación :Hooke diseñó su propio sistema de iluminación, utilizando un espejo para dirigir la luz del sol sobre el espécimen.
Su microscopio fue un logro notable para su época, ya que le permitió realizar observaciones detalladas de insectos, plantas y otros objetos pequeños. Fue a través de este instrumento que descubrió y nombró "células" mientras estudiaba una fina lámina de corcho.