随着他对透镜的实验，列文虎克越来越着迷于在肉眼的限制之外探索看不见的世界的可能性。他认识到透镜有可能揭示微观领域的奥秘，而这一研究领域在当时基本上是未知的。
利用他自制的显微镜，列文虎克开始对各种标本进行细致的观察。他检查了水、血液、唾液和其他物质的样本，用详细的图画和描述记录了他的发现。尽管缺乏正规的科学训练，但列文虎克观察的天赋和对实验的执着推动他做出了突破性的发现。他的显微镜达到了惊人的放大率，使他能够观察到其他人看不到的微生物和结构。
列文虎克的科学追求在很大程度上是自我驱动的，他没有得到学术或机构附属机构的支持。然而，他对细致观察和记录的承诺为他在科学界赢得了认可。
1660年代初，在探索肉眼以外的隐秘世界的愿望驱动下，列文虎克开始了自己的显微镜制作之旅。通过不懈的实验和工匠精神，他利用自己精心研磨的微小而高质量的镜片，开发出简单而强大的显微镜。
列文虎克的显微镜是单透镜设备，也被称为 "简单显微镜"，与当时流行的复式显微镜形成对比。他的仪器有一个安装在金属板上的小球面透镜，标本被放置在透镜前面的针上。通过完善研磨技术和操纵透镜曲率，李文浩克实现了非凡的放大率和分辨率。
带着他自制的显微镜，列文虎克开始对各种生物和非生物标本进行系统观察。他的发现为科学探索开辟了一个全新的领域。
1673年，列文虎克检查了一份湖水样本，观察到许多微小的生物体，他将其描述为 "动物"。这些后来被确认为原生动物，即微小的单细胞生物。他对不同样本的观察，如唾液、牙菌斑和粪便，发现了大量以前不为科学所知的微观生命。
列文虎克在给伦敦皇家学会的信中一丝不苟地记录了他的观察结果，这迅速建立了他作为熟练的显微镜和调查员的声誉。他用荷兰语写的信被翻译成英语，发表在皇家学会的杂志《哲学交流》上。
安东尼-范-列文虎克与伦敦皇家学会的通信和合作在传播他的科学发现方面发挥了关键作用，并巩固了他作为先锋显微镜学家的声誉。在几十年的时间里，卢文虎克与这个受人尊敬的科学协会分享了他的观察、发现和询问，确立了他在显微镜领域的杰出地位。
安东尼·万·列文虎克与皇家学会的通信标志着他职业生涯中的一个重要转折点。他与该学会保持了近50年的密切关系，分享他的观察、发现和科学探索。1676年，列文虎克被选为皇家学会会员，这一荣誉进一步肯定了他对显微镜的贡献。他与当时著名的科学家，包括罗伯特-胡克和亨利-奥尔登堡通信，交流思想并参与科学讨论。
列文虎克与皇家学会的联系始于1670年代，当时他开始将他用荷兰语写的信寄给该学会的秘书亨利-奥尔登堡。奥尔登伯格是皇家学会的重要人物，他认识到了李文和克观察的价值，并确保他的信件被翻译成英文并发表在皇家学会的杂志《Philosophical Transactions》上。
