In linea generale, la sua funzione primaria è quella di fornire un'immagine ingrandita di un oggetto posto sul tavolino portaoggetti, esattamente come un microscopio ottico, in comune con il quale ha molte sue componenti. A questo proposito, due sistemi di lenti contribuiscono a a creare l'ingrandimento visibile: l'obiettivo e l'oculare. Il primo è costituito da una serie di lenti poste a precisi intervalli che producono un primo ingrandimento e forniscono un'immagine nitida. L'oculare ingrandisce ulteriormente questa figura (considerando comunque la presenza di eventuali macchie dovute alla non perfetta pulizia delle lenti). Spesso è fornito di un reticolo a forma di croce, costituito da due linee nere perpendicolari, che prende il nome di crocifilo, orientato nelle direzioni Nord-Sud ed Est-Ovest. Lo scopo di quest'ultimo è quello di centrare il campione (in mineralogia è spesso un granulo di minerale o roccia); è inoltre indispensabile qualora si vogliano allineare delle direzioni cristallografiche su cui si vogliono operare delle misure angolari. Come per tutti i microscopi ottici, l'ingrandimento totale si determina moltiplicando l'ingrandimento dell'obiettivo per quello dell'oculare. Per esempio:

Ciò che realmente distingue un microscopio ottico da quello polarizzante è:

• la presenza di un polarizzatore: filtro posto tra sorgente luminosa e tavolino portaoggetti (in molti casi attivabile o disattivabile tramite una apposita leva o per estrazione), che converte la luce da “parallela” a polarizzata; vengono usati a questo scopo dei filtri Polaroid; la sua presenza è essenziale poiché se il raggio luminoso incidente sul campione da analizzare non fosse polarizzato, si avrebbe un fascio vibrante in tutte le direzioni dello spazio che colpirebbe il campione in moltissime differenti direzioni, rendendo impossibile una analisi oggettiva e producendo una visione poco chiara e di nessun valore scientifico;
• la presenza di un analizzatore: filtro posto tra gli/lo obiettivi/o e l'oculare; la sua attivazione in contemporanea con il filtro polarizzatore porta alla cosiddetta condizione di estinzione, ovvero all'annullamento del raggio luminoso incidente. La figura di estinzione è visibile nell'oculare come completamente nera, e soltanto nel caso in cui si stia effettuando un'analisi a nicol incrociati;
• il tavolino portaoggetti rotante e graduato (utile per ruotare i campioni osservandoli con diverse angolazioni della luce incidente), spesso graduato nel suo perimetro, permette anche di effettuare misurazioni di vario tipo sul campione.

Dall'alto verso il basso, è auspicabile, in un microscopio polarizzante, la presenza delle seguenti componenti:

• Oculari (possono avere vari ingrandimenti: 8x, 10x, 12x);
• Analizzatore, posto nella parte del microscopio superiore al campione, è un filtro analogo al polarizzatore; possiede un piano di polarizzazione perpendicolare a quello del polarizzatore;
• Fenditura per l'inserimento delle lamine accessorie (per analizzare le figure di interferenza);
• Torretta (o ghiera) girevole portaobiettivi;
• Obiettivi (possono avere diverse ampiezze di ingrandimento: 4x (basso ingrandimento), 10x (medio ingrandimento), 50x (alto ingrandimento); sono dotati di colori che li distinguono (nell'ordine, dal più basso al più alto: rosso, giallo, azzurro – può essere presente anche il verde se il microscopio possiede 4 obiettivi);
• Tavolino portaoggetti (o “piatto girevole”);
• Lente convergente, con leva per inserirla/disinserirla; trasforma la luce parallela in un fascio più condensato e centrato nel foro del tavolino portaoggetti; è anche chiamata lente condensatrice o condensatore, con riferimento al termine inglese “condenser” (quest'ultimo tipo di utilizzo però può generare equivoci in quanto spesso riferito ad altre strumentazioni);
• Polarizzatore con possibilità di rotazione;
• Ghiere per la messa a fuoco (su entrambi i lati);
• Diaframma di campo;
• Illuminatore;
• Cursore per la regolazione dell'illuminazione;
• Interruttore.

La mineralogia e la petrografia sono le due scienze che maggiormente si avvalgono di questo tipo di strumentazione. In questi ambiti, infatti, si riesce ad inquadrare alcune importante proprietà dei minerali, motivo per cui il microscopio polarizzante rimane ancora un mezzo privilegiato per effettuare ricavare risultati che si otterrebbero altrimenti con analisi più complesse e costose. Si ricorda che, attualmente, mentre la mineralogia si avvale del microscopio polarizzante con scarsa frequenza (a causa della diffusione di mezzi più potenti, precisi e veloci di analisi), in petrografia questa tipologia di analisi è ancora basilare e consente di ottenere ottimi risultati.In questo contesto, possono essere analizzati soltanto minerali (o in generale campioni) trasparenti, ovvero che si lasciano attraversare dalla luce. In caso contrario, minerali opachi creerebbero una figura completamente nera dovuta all'impossibilità di lasciarsi attraversare dalla luce.