Bár nem ő találta fel az összetett mikroszkópot, saját tervezése jelentősen javult a korábbi verziókhoz képest. A következőket tartalmazta:
* Két lencse :objektív lencse a minta közelében és szemlencse a megtekintéshez. Ez nagyobb nagyítást tett lehetővé az egylencsés mikroszkópokhoz képest.
* Mechanikus színpad :Ez lehetővé tette a minta pontos mozgását.
* Megvilágítás :Hooke megtervezte saját megvilágítási rendszerét, amely egy tükör segítségével irányította a napfényt a mintára.
Mikroszkópja a maga idejében figyelemre méltó teljesítmény volt, lehetővé téve számára, hogy részletesen megfigyelje a rovarokat, növényeket és más apró tárgyakat. Ezzel a műszerrel fedezte fel híresen a "sejteket" és nevezte el őket, miközben egy vékony parafaszeletet tanulmányozott.