Η οπτική μικροσκοπία είναι μια τεχνική που χρησιμοποιεί ένα σύστημα φακών και μια πηγή φωτός ορατού ή υπεριώδους για να παρατηρήσει και να καταγράψει τα χαρακτηριστικά της μορφής ή την ταυτότητα μικρών δειγμάτων που λαμβάνονται από τα έργα τέχνης και έχουν προετοιμασθεί κατάλληλα.

Η ικανότητα των οπτικών μικροσκοπίων σε επίπεδα μεγεθύνσεων φτάνει έως 1000x -1200Χ.

Τα σύγχρονα οπτικά μικροσκόπιο συνδέονται με κάμερες που επιτρέπουν την ταυτόχρονη παρατήρηση ζωντανής εικόνας σε οθόνη υπολογιστή,  

Η παρατήρηση με το οπτικό μικροσκόπιο δειγμάτων σε μορφή σωματιδίων όπως είναι οι κόκκοι χρωστικών, ίνες χαρτιού, φλοίδες ξύλου είναι δυνατό να οδηγήσει στην ταυτοποίηση τους ή και κατά περίπτωση να δώσει πληροφορίες για τη διαδικασία παραγωγής τους (χειρωνακτική ή βιομηχανική).  

Η παρατήρηση δειγμάτων που έχουν τη μορφή μικρών κομματιών και αποτελούνται από πολλά στρώματα δίνει αναλυτικές λεπτομερείς πληροφορίες και εικόνα για την ακριβή αλληλουχία των διαφόρων στρωμάτων (στρωματογραφική δομή) αποκαλύπτοντας την τεχνική του καλλιτέχνη. Λαμβάνονται πληροφορίες που αφορούν τον αριθμό, το πάχος, την καθαρότητα και την πυκνότητα των χρωματικών στρωμάτων. 

Επίσης δυνατή η καταγραφή φθορών (ασυνέχεια στρωμάτων βερνικιών, κρακελέρ, απώλειες, αποκολλήσεις) καθώς και ο εντοπισμός και η καταγραφή  μεταγενέστερων επεμβάσεων όπως επιζωγραφίσεων, στερεωτικών υλικών και νέων βερνικιών.