Mikroskooppista kuvankäsittelyä käytetään mikroskoopista otettujen kuvien tuottamiseen ja analysointiin esimerkiksi lääketieteessä, biologisessa tutkimuksessa ja metallurgiassa. Monet nykyään valmistetut mikroskoopit sisältävät digitaalisia kuvankäsittelyominaisuuksia, ja mikroskooppinen kuvan hankinta on nyt helpompaa kuin aikaisemmin digitaalisen kuvantamistekniikan kehityksen vuoksi. Nämä erittäin tekniset kuvankäsittelytekniikat tarjoavat selkeitä ja teräviä mikroskooppisia kuvia. Kaksiulotteinen (2D) ja kolmiulotteinen (3D) kuvankäsittely mahdollistaa myös tutkijoiden yksityiskohtaisemman analyysin mikroskooppisista kuvista.
Ensimmäinen vaihe mikroskooppisessa kuvankäsittelyssä on alkuperäisen kuvan tai kuvan saaminen. Menneisyyden hopeahalogenidimikroskooppikuvat on korvattu digitaalisilla kuvankäsittelyjärjestelmillä, joita käytetään manipuloimaan, muokkaamaan ja tallentamaan mikroskoopin linssillä otettuja kuvia. Mikroskooppisessa kuvankäsittelyssä käytettävien digitaalisten kuvantamislaitteiden tarkkuustaso voi olla jopa 32 bittiä, mikä on paljon korkeampi kuin tyypillisissä digitaalikameroissa esiintyvä kahdeksan tai 12 bitin taso. Näiden korkean resoluution kuvien käsittely vaatii tyypillisesti tehokkaan tietokoneen, huippuluokan digitaalikameran ja digitaalisen kuvankäsittelyohjelmiston. Useimmat nykyaikaiset mikroskoopit on varustettu digitaalisella kuvankeruutoiminnolla.
Erilaisia kuvankäsittelyprosesseja on kehitetty mikroskooppisten kuvien tarkemman toiston aikaansaamiseksi. Joitakin näistä prosesseista käytetään vähentämään kuvan kohinaa, säätämään kirkkautta, lisäämään kontrastia tai parantamaan kuvaa jollakin tavalla. Esimerkiksi tiettyjen kuvan vääristymien poistaminen hyödyntää dekonvoluutiota. Tämä prosessi tekee mikroskooppisesta kuvasta terävämmän ja selkeämmän käyttämällä monimutkaisia algoritmeja. Näiden moniulotteisten mikroskooppisten kuvankäsittelytekniikoiden avulla tutkijat voivat kaapata kuvia ja muuntaa ne käyttökelpoisemmiksi visuaalisiksi muodoiksi opiskeluun ja tutkimukseen.
Mikroskooppinen kuva -analyysi suoritetaan käyttämällä erilaisia tietokoneohjelmia, joista jokainen tarjoaa erityyppistä tietoa. Esimerkiksi yksi mikroskooppinen kuvankäsittelyohjelma voi tunnistaa soluseinän rajat, laskea kohteen alueen tai antaa muita mittauksia. Analyysiohjelmiston avulla käyttäjät voivat käsitellä kuvia monella eri tavalla, kuten luoda videosekvenssi, joka seuraa tiettyjen kohteiden liikettä tai merkitsee solun osia. 2D- ja 3D -kuvien uudelleenrakentaminen ja animaatio tarjoavat käyttäjille vielä yhden joukon analyyttisiä työkaluja. Muita ominaisuuksia ovat automaattinen laskutoiminto, kuvien huomautus tai muiden tietojen lisääminen yksittäisiin mikroskooppisiin kuviin.