隨著原子能技術、火箭技術、噴氣技術、宇航技術、航海技術、化學及無線電等技術的廣泛應用，對金屬材料的各種性能要求更高，往往要求金屬與合金具有高抗震強度，耐高溫和耐低溫，耐熱沖擊，彈性模量不隨溫度改變等。而這些性能與材料的金相組織結構是緊密地聯系在一起的。

其實，很早以前，人們就采用各種方法來研究金屬與合金的性質、性能與組織之間的內在聯系，以便找到保證金屬與合金材料的質量和制造新型合金的方式但只有在顯微鏡問世以后，人們才具備了對金屬材料深入研究的條件。在放大幾百倍甚至上萬倍的顯微鏡下，觀察金屬材科的內部組織，即金相組織結構，發現了金屬的宏觀性能與金相組織形態的密切關系，使得金相組織分拆法成為很基本、很重要、應用亦很廣泛的研究方法之一。所以在任何機械制造、冶金企業及與之相應的研究機關、理工科高等院校等都沒有金相檢驗室或金相研究室，利用各種金相顯微鏡從事大量的、復雜的、精細的金相組織研究工作。

金相研究的主要工具是金相顯微鏡。絕大多數的金相研究要靠金相顯微鏡這個觀察裝置才能實現。所以，凡是專門用來觀察、研究金屬組織結構的光學顯微鏡就稱為金相顯微鏡。

金相顯微鏡是冶金、機械制造和交通運輸等工業生產的眼睛，對防止產生廢品、提高產品質量起重要作用。在工業生產中利用它來檢查金屬的冶煉和軋制質量，控制熱處理工藝過程，幫助改進熱處理工藝操作，提高工件質量；研究金屬材料中非金屬夾雜物的存在，觀察夾雜物的形態、大小、分布及其數量，測定夾雜物的光學性能，從而判斷夾雜物的類別，相應評定材料的級別；利用高倍金相顯微鏡對金屬零件斷口進行研究，可以根據斷口的形狀判斷晶粒的大小，分析機械破壞的原因；利用高溫金相顯微鏡還可以幫助人們研究組織轉變的規律，跟蹤轉變過程，連續觀察金屬或合金在一段溫度范圍內組織的轉變等。因此，金相顯微鏡廣泛應用在鋼鐵冶煉、鍋爐制造、礦山、機床、工具、汽車、造船、軸承、柴油機、農機等工業部門，成為工業生產，國防工程與科學研究工作廣泛使用的光學儀器。