偏光显微镜是利用光的偏振特性对具有双折射性物质进行研究鉴定的必备,可做单偏光观察，正交偏光观察，锥光观察。偏光显微镜配置有石膏λ、云母λ/4试片、石英楔子和分划目镜、移动尺等附件，重要的部件是偏光装置——起偏器和检偏器。它是由天然的方解石制作而成，但由于受到晶体体积较大的限制，难以取得较大面积的偏振，近来偏光显微镜则采用人造偏振镜来代替尼科尔梭镜。
将普通光改变为偏振光进行镜检的方法，以鉴别某一物质是单折射（各向同行）或双折射性（各向异性）。因为这一特性在许多领域都可应用。
1、生物领域：在生物学中，很多结构具有双折射性，这就需要利用偏光显微镜加以区分，不同的纤维蛋白结构显示出明显的各向异性，使用偏光显微镜可得到这些纤维中分子排列的详细情况。如胶原蛋白、细胞分裂时的纺缍丝等。
2、各种生物和非生物材料鉴定：如淀粉性质鉴定、药品成分鉴定、纤维、液晶、DNA晶体等。
3、地矿分析：双折射性是晶体的基本特征，因此偏光显微镜被广泛地应用在矿物、化学等领域，如矿物及结晶体的分析。
4、医学分析：如结石、尿酸晶体检测、关节炎等，常利用偏光显微术来鉴别骨骷、牙齿、胆固醇、神经纤维、肿瘤细胞、横纹肌和毛发等。
5、植物学领域：如鉴别纤维、染色体、纺锤丝、淀粉粒、细胞壁以及细胞质与组织中是否含有晶体等。