Развитие цитологии связано с созданием и усовершенствованием оптических устройств, позволяющих рассмотреть и изучить клетки. В 1609 - 1610 гг. Галилео Галилей сконструировал первый микроскоп, однако лишь в 1624 г. он его усовершенствовал так, что им можно было пользоваться. Этот микроскоп увеличивал в 35 - 40 раз. Через год И. Фабер дал прибору название "микроскоп". В 1665 г. Роберт Гук впервые увидел в пробке ячейки, которым дал название "cell" - "клетка". Благодаря усовершенствованию микроскопа Антоном ван Левенгуком появилась возможность изучать клетки и детальное строение органов и тканей. В 1696 г. была опубликована его книга "Тайны природы, открытые с помощью совершеннейших микроскопов". Левенгук впервые рассмотрел и описал эритроциты, сперматозоиды, открыл дотоле неведомый и таинственный мир микроорганизмов, которые он назвал инфузориями. Левенгук по праву считается основоположником научной микроскопии.

Ян Пуркинье впервые употребил термин "протоплазма". Р. Браун описал ядро как постоянную структуру и предложил термин "nucleus" - "ядро". В 1838 г. М. Шлейден создал теорию цитогенеза (клеткообразования). Его основная заслуга -постановка вопроса о возникновении клеток в организме. Основываясь на работах Шлейдена, Теодор Шванн создал клеточную теорию. В 1839 г. была опубликована его бессмертная книга "Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений".

Основными исходными положениями клеточной теории были следующие: 1) все ткани состоят из клеток; 2) клетки растений и животных имеют общие принципы строения, так как возникают одинаковыми путями; 3) каждая отдельная клетка самостоятельна, а деятельность организма представляет собой сумму жизнедеятельности отдельных клеток.