Hoewel hij de samengestelde microscoop niet heeft uitgevonden, was zijn eigen ontwerp aanzienlijk verbeterd ten opzichte van eerdere versies. Het bevatte:
* Twee lenzen :een objectieflens dichtbij het preparaat en een oculairlens om te bekijken. Dit maakte een hogere vergroting mogelijk in vergelijking met microscopen met één lens.
* Een mechanisch podium :Dit maakte een nauwkeurige beweging van het preparaat mogelijk.
* Verlichting :Hooke ontwierp zijn eigen verlichtingssysteem, waarbij hij een spiegel gebruikte om zonlicht op het exemplaar te richten.
Zijn microscoop was voor die tijd een opmerkelijke prestatie, waardoor hij gedetailleerde observaties kon maken van insecten, planten en andere kleine voorwerpen. Het was via dit instrument dat hij op beroemde wijze 'cellen' ontdekte en noemde terwijl hij een dun plakje kurk bestudeerde.