Selvom han ikke opfandt det sammensatte mikroskop, blev hans eget design væsentligt forbedret i forhold til tidligere versioner. Det indeholdt:
* To linser :en objektivlinse nær prøven og en okularlinse til visning. Dette muliggjorde højere forstørrelse sammenlignet med enkeltlinsemikroskoper.
* Et mekanisk trin :Dette muliggjorde præcis bevægelse af prøven.
* Belysning :Hooke designede sit eget belysningssystem ved at bruge et spejl til at rette sollys ind på prøven.
Hans mikroskop var en bemærkelsesværdig præstation for sin tid, og gjorde det muligt for ham at foretage detaljerede observationer af insekter, planter og andre små genstande. Det var gennem dette instrument, han kendte og navngav "celler", mens han studerede en tynd skive kork.