La microscopia in campo chiaro si basa sull'assorbimento e sulla diffusione della luce da parte dei campioni biologici per generare contrasto. È la modalità di imaging più classica e diffusa nelle scienze biologiche, frequentemente utilizzata nell'esame di vetrini patologici, negli studi istologici e nelle dimostrazioni didattiche.

I campioni biologici coprono un'ampia gamma di scale spaziali, dai nuclei e dal citoplasma alle strutture tissutali complete, con dimensioni che vanno dai micrometri ai millimetri. Allo stato non colorato, i campioni sono quasi trasparenti con minime differenze di indice di rifrazione, il che si traduce in uno scarso contrasto. Di conseguenza, vengono comunemente impiegate diverse tecniche di colorazione per migliorare il contrasto dell'immagine. Sulla base di queste caratteristiche, la microscopia in campo chiaro impone elevate esigenze in termini di prestazioni della telecamera, in particolare per quanto riguarda la risoluzione spaziale e la fedeltà del colore.