Αν και δεν εφηύρε το σύνθετο μικροσκόπιο, το δικό του σχέδιο βελτιώθηκε σημαντικά από προηγούμενες εκδόσεις. Παρουσίασε:
* Δύο φακοί :ένας αντικειμενικός φακός κοντά στο δείγμα και ένας προσοφθάλμιος φακός για προβολή. Αυτό επέτρεψε μεγαλύτερη μεγέθυνση σε σύγκριση με τα μικροσκόπια ενός φακού.
* Μηχανικό στάδιο :Αυτό επέτρεψε την ακριβή κίνηση του δείγματος.
* Φωτισμός :Ο Χουκ σχεδίασε το δικό του σύστημα φωτισμού, χρησιμοποιώντας έναν καθρέφτη για να κατευθύνει το ηλιακό φως στο δείγμα.
Το μικροσκόπιό του ήταν ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα για την εποχή του, επιτρέποντάς του να κάνει λεπτομερείς παρατηρήσεις εντόμων, φυτών και άλλων μικρών αντικειμένων. Μέσω αυτού του οργάνου ανακάλυψε περίφημα και ονόμασε «κύτταρα» μελετώντας μια λεπτή φέτα φελλού.