1632年10月24日，列文虎克出生于荷兰代尔夫特市一个酿酒的工人家庭。他幼年没有受过正规教育，16岁的时候，到阿姆斯特丹一家布店当学徒，20岁回到了代尔夫特自己经营绸布。中年以后被代尔夫特市长指派做市政事务工作。这种工作收入不少且很轻松，他有充裕的时间可以做自己想做的事情。
一次偶然的机会，他从一位朋友那里得知，荷兰最大的城市阿姆斯特丹有许多眼镜店，可以磨制放大镜，用这种放大镜，可以把看不清的小东西放大，并让你看得清清楚楚。强烈的好奇心驱使列文虎克到眼镜店去买一个，但是当他到眼镜店一问，价钱却贵得吓人，只好作罢。他从眼镜店出来，恰好看到磨制镜片的人在使劲地磨着。于是列文虎克就下定决心要自己磨制一个出来。从那时起，列文虎克利用自己的充裕时间，耐心地磨制起镜片来。
列文虎克经过辛勤劳动，终于磨制成了小小的透镜。但由于实在太小了，他就做了一个架子，把这块小小的透镜镶在上边，看东西就方便了。后来，经过反复琢磨，他又在透镜的下边装了一块铜板，上面钻了一个小孔，以使光线从这里射进而反照出所观察的东西来。这就是列文虎克所制作的第一架显微镜，它的放大能力相当大，竞超过了当时世界上所有的放大镜，列文虎克有了自己的显微镜后，对任何东西都感兴趣，都要仔细观察。列文虎克将他发现的这些微小的生物称为“狄尔肯”。当他把身边和周围能够观察的东西都看过之后，便又开始不大满足了。他觉得应该再有一个更大、更好的显微镜。为此，列文虎克毅然辞退了公职，并把家中的一间空房改作了自己的实验室。几年以后，列文虎克所制成的显微镜，不仅越来越多和越来越大，而且也越来越精巧和完美了，以至于能把细小的东西放大到两三百倍。
列文虎克的工作是保密的，他从不允许任何人参观。直到有一天，格拉夫的到来改变了这一切。格拉夫既是代尔夫特城里的名医，同时也是英国皇家学会的通讯会员。列文虎克热情地接待了这位知名的客人，并拿出自己的显微镜请格拉夫观看。不看则已，看完之后格拉夫严肃地对他说：“亲爱的，这可真是件了不起的创造发明啊！”并让他把这项成果送到英国皇家学会去。
在1673年的一天，英国皇家学会收到了一封厚厚的来信。打开一看，原来是一份用荷兰文书写的、字迹工整的记录，其标题是：列文虎克用自制的显微镜，观察皮肤、肉类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录。当时，在场的学者们看了标题后，有人开玩笑说：“这肯定是一个乡下佬写的，迷信加空想。这里边说不定写了些什么滑稽可笑的事呢！”但是，当他们读下去的时候，却一下被其中的内容牢牢地吸住了。显赫的皇家学会，觉得这又是件太令人不可思议的事了，以至于不得不委托专人为皇家学会弄一个质量最好的显微镜来，以进一步证实列文虎克所报告的事实是否真实。经过几番周折，列文虎克的科学实验，终于得到了皇家学会的公认。列文虎克的这份记录被译成了英文，并在英国皇家学会的刊物上发表了，列文虎克也很快成了皇家学会的会员。
1723年8月27日，91岁高龄的列文虎克在代尔夫特的老家，安静地离开了人世。在他辞世之前，他托人将两封信和一大包东西寄往英国皇家学会。其中一封信上详细地写着显微镜的制作方法。另一封信却这样写道：“我从50年来所磨制的显微镜中，选出了最好的几台，谨献给我永远怀念的皇家学会。”
他观察过昆虫、狗和人的精子以及红细胞，还有一些细菌，这些微小的东西都被他称为了“狄尔肯”。尽管他缺少正规的科学训练，但是，他却是第一个利用显微镜看到微生物的人。他根据用简单显微镜所看到的微生物而绘制的图像，今天看来依然是正确的。
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