Metalurški mikroskop uporablja drugačno metodo osvetlitve kot običajni mikroskop in lahko osvetli trdne vzorce, da jih prepozna, pregleda in izmeri. So kot drugi optični mikroskopi z izjemo orientacije svetlobe. Nekatere industrije uporabljajo obrnjene metalurške mikroskope, ki opazujejo vzorec izpod odra ali mize. Proizvajalci elektronskih delov, forenzični laboratoriji in livarne kovin uporabljajo to vrsto instrumenta.
Običajni mikroskop osvetli prozoren vzorec izpod odra, tako da je viden skozi okular. Ker svetloba ne more prodreti v neprozorne ali trdne predmete, to ni primerna metoda za opazovanje teh vzorcev pod povečavo. Metalurški mikroskopi osvetljujejo predmete od zgoraj, bodisi z zunanjim svetlobnim virom bodisi s tem, da svetloba potuje skozi povečevalne objektive s pomočjo cepilnikov žarka. Ta svetlobna tehnika osvetli celoten predmet brez ustvarjanja motečih ali nepotrebnih odsevov.
Tehnologija osvetlitve lahko vključuje barvne filtre ali filtre, zasnovane za spreminjanje polarizacije in intenzivnosti svetlobe. Te možnosti omogočajo ogledovanje predmetov v aplikacijah s svetlim ali temnim poljem. Filtri so lahko v odstranljivi kartuši v ohišju mikroskopa.
Okular na metalurškem mikroskopu je lahko posamezen ali binokularni, večina mikroskopov pa se lahko poveže neposredno z računalnikom za opazovanje vzorca na zaslonu. Vidno polje (FOV) se razlikuje glede na znamko in model mikroskopa, nekateri ponujajo FOV s premerom do 0.787 palca (20 milimetrov). Mikroskopi imajo lahko tri do štiri objektivne leče z razponom povečave. Nekatere različice se lahko povečajo do 1,250-krat.
Druga vrsta mikroskopa, ki se uporablja za industrijske namene, je obrnjeni metalurški mikroskop. Ta vrsta instrumenta ima cilj pod odrom, ki omogoča ogled primerkov različnih velikosti. Ker posamezniki običajno uporabljajo metalurški mikroskop za opazovanje površinske strukture, je mogoče velike predmete postaviti na oder, ne da bi kdo prišel v stik s cilji. Raziskovalci na oder postavljajo tudi bučke ali steklenice in opazujejo mikroorganizme v tekočem okolju.
Proizvajalci elektronike pogosto uporabljajo metalurški mikroskop kot instrument za nadzor kakovosti, ki pregleduje dele za mikroskopske napake. Forenzični laboratoriji uporabljajo instrument za identifikacijo vzorcev streljanja na nabojih in ohišjih ali za analizo površine kosti in drugega materiala. Livarne kovin uporabljajo metalurške optične mikroskope za analizo zrn in za določanje strukture izdelanih kovin. Znanstveniki uporabljajo mikroskope za analizo in identifikacijo kovinskih komponent.