Việc phát hiện ra tế bào có thể thực hiện được nhờ sự phát minh ra kính hiển vi , được thực hiện nhờ các kỹ thuật mài thấu kính được cải tiến. Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), một thợ buôn người Hà Lan, đã học cách mài thấu kính và lắp ráp chúng thành kính hiển vi đơn giản. Robert Hooke đương thời của ông (1635-1703) đã sử dụng một công cụ như vậy để quan sát các tế bào nút chai, các bản phác thảo đã xuất hiện trong ấn phẩm năm 1665 "Micrographia" của ông. Lấy cảm hứng từ công việc của Hooke, Leeuwenhoek bắt đầu thực hiện các bài kiểm tra bằng kính hiển vi của riêng mình. Năm 1678, ông báo cáo với Hiệp hội Hoàng gia rằng ông đã phát hiện ra "động vật nhỏ" - vi khuẩn và động vật nguyên sinh - trong nhiều mẫu khác nhau. Xã hội đã yêu cầu Hooke xác nhận những phát hiện của Leeuwenhoek, và anh ấy đã làm.
Điều này đã mở đường cho sự chấp nhận rộng rãi rằng một thế giới ẩn tồn tại vượt quá giới hạn tầm nhìn của con người và khuyến khích nhiều nhà khoa học sử dụng kính hiển vi trong các cuộc điều tra của họ. Một nhà khoa học như vậy là nhà thực vật học người Đức Matthias Jakob Schleiden (1804-1881), người đã xem xét nhiều mẫu thực vật. Schleiden là người đầu tiên công nhận rằng tất cả thực vật, và tất cả các bộ phận khác nhau của thực vật, đều được cấu tạo từ các tế bào. Trong khi ăn tối với nhà động vật học Theodor Schwann(1810-1882), Schleiden đề cập đến ý tưởng của mình. Schwann, người đã đưa ra kết luận tương tự khi nghiên cứu các mô động vật, nhanh chóng nhận ra tác động của công việc của họ. Năm 1839, ông xuất bản "Điều tra vi mô về sự phù hợp trong cấu trúc và sự phát triển của thực vật và động vật", trong đó có phát biểu đầu tiên của lý thuyết tế bào: Tất cả các sinh vật đều được tạo thành từ tế bào.
Sau đó, vào năm 1858, Rudolf Virchow (1821-1902) đã mở rộng công trình của Schleiden và Schwann bằng cách đề xuất rằng tất cả các tế bào sống phải tăng lên từ các tế bào đã có từ trước. Đây là một ý tưởng cấp tiến vào thời điểm đó vì hầu hết mọi người, bao gồm cả các nhà khoa học, tin rằng vật chất không sống có thể tạo ra mô sống một cách tự nhiên. Sự xuất hiện không thể giải thích được của giòi trên một miếng thịt thường được đưa ra làm bằng chứng ủng hộ khái niệm về sự phát sinh tự phát. Nhưng một nhà khoa học nổi tiếng tên là Louis Pasteur (1822-1895) đã đặt ra mục tiêu bác bỏ thế hệ tự phát bằng một thí nghiệm cổ điển hiện nay vừa củng cố vững chắc lý thuyết tế bào vừa củng cố các bước cơ bản của phương pháp khoa học hiện đại.
