开创这个时期的人是荷兰科学家列文虎克，是他带领我们进入到微生物的“巨大”世界中。1590年，荷兰的杨森父子首先制成分辨率很低的复式显微镜。1664年，英国科学家的胡克用这种显微镜观察和描绘了长在皮革表面的一种蓝色霉菌的子实体结构，还画过长在枯萎的蔷薇叶上的一种霉菌，但观察得非常粗糙。1676年，荷兰科学家列文虎克用自己磨制的单式显微镜首次观察到了细菌的个体，为揭开微生物世界的奥秘打开了大门，具有划时代的意义。荷兰一位动物学家穆勒正式用这种复式显微镜来观察微生物，首次把细菌和原生动物在分类地位上分开。
微生物学的开山祖——列文虎克
1673年，荷兰人列文虎克的用自己制造的显微镜观察到了被他称为“小动物”的微生物世界。他写了许多信给英国皇家学会，介绍他的观察结果，他发现了各种形状的“小动物”，表明他实实在在看到并记录了一类从前没有人看到过的微小生命。因为这个伟大的发现，他当上了英国皇家学会的会员。所以今天我们把列文虎克看成是微生物学的开山祖。不过，在列文虎克发现微生物后差不多过了200年，人们对微生物的认识还仅仅停留在对它们的形态进行描述上，并不知道原来是这些微小生命的生理活动对人类健康和生产实践有那样的重要关系。
列文虎克1632年出生在荷兰东部一个名叫德尔福特的小城市，父亲是个制造篮子的手艺人，母亲来自酿酒艺人的家庭。由于家境不好，16岁便他便挑起养家糊口的重担到一家布店里当学徒，后来自己在当地开了家小布店。不过生意并不是很成功，他便兼做德尔福特市政府管理员的差事。当时人们经常用放大镜检查纺织品的质量，列文虎克从小就迷上了用玻璃磨放大镜。由于管理员这个差事很清闲，所以他有很多时间用来磨放大镜，使放大倍数越来越高。因为放大倍数越高，透镜就越小，为了使用方便，他用两个金属片夹住透镜，制成了一架简易显微镜。列文虎克先后共制作了400多架显微镜，最高的可以放大倍数达到200～300倍。用这些显微镜，列文虎克观察过雨水、污水、血液、腐败了的物质、酒、黄油、头发、精液、肌肉和牙垢等许多物质。从列文虎克写给英国皇家学会的200多封附有图画的信里，人们可以断定他是全世界第一个观察到球形、杆状和螺旋形的细菌和原生动物，还第一次描绘了细菌的运动。
列文虎克91岁逝世，他唯一的爱好仍是用自己制作的显微镜观察和描绘观察结果。虽然他活着的时候就看到人们承认了他的发现，但要等到100多年以后，当人们在用效率更高的显微镜重新观察列文虎克描述的形形色色的“小动物”，并知道他们会引起人类严重疾病和产生许多有用物质时，才真正认识到列文虎克对人类认识世界所作出的伟大贡献。
列文虎克所绘的那些图至今并且仍可以清楚地辨认出杆菌、链球菌和其他独特的细菌形态，可惜的是，他只是一位敏锐的观察家，并限于当时的历史条件而未能把自己所发现的“小动物”做理论上的进一步推测。
出于个人爱好对一些微生物进行形态描述的低级水平上，包括细菌、原生动物和真菌，但对它们的生理活动机理及其与人类实践活动的关系却未加研究，因此，微生物作为一门学科在当时还未形成。但这个时期的科学工作者在微生物进展上仍做出了重大贡献。如1796年5月4日，英国医生爱德华·琴纳第一次为一个男孩接种牛痘成功，从此人类终于有了对付死神——天花的武器。又如1854年，施罗德证明棉花可以滤去空气中的细菌，从此棉花被广泛应用于试管、三角瓶的纯培养中。
发现微生物的母体——斯巴兰扎尼
“苍蝇喜欢臭垃圾，臭味相同到一起。”现在我们都知道，治理环境卫生，不仅要清除垃圾，还要喷洒灭蝇药物，这样才能使苍蝇、蚊子等影响人类健康的害虫根除。可是在我国古代，人们却认为苍蝇是腐肉化成的，萤火虫是腐草化成的。而且在文艺复兴后的欧洲，也存在着类似的看法。在18世纪以前，欧洲多数人相信许多动物不需要母体，它们是垃圾堆的“私生子”。因此，当时在欧洲曾出现过这样的事：一个农民约翰想要得到一群蜜蜂，开展业余养蜂事业。有一个名叫贝齐的人对他说，“这事并不难。你牵一头小牛来吧！”
小牛牵来了，贝齐当头一棒把牛打死了，然后把死牛直立着埋在地下，双角露出地面。
“等一个月以后，把角锯掉，就会飞出你要的一群蜜蜂来了。”贝齐告诉约翰道。
可是，一个月过去，约翰按照他说的去做，却根本没有发现一个蜜蜂从牛角中飞出来。约翰不解，生命能够自发地产生，开始受到怀疑。
生物会不会自发地产生，一切生物是不是都有母体成了当时欧洲生物学界的中心问题和争论的焦点。
直到18世纪，这个问题才由意大利的微生物学家拉萨罗·斯巴兰扎尼解决。在他的答案中，人们知道了生物不会自发地产生，一切生物，哪怕是微生物都是有母体的。斯巴兰扎尼的结论纠正了千百年来人们的错误认识，为微生物学的研究开辟了道路。
斯巴兰扎尼于1729年出生在意大利的摩德纳。他自幼就喜爱小动物：甲虫、苍蝇、蠕虫、蚂蚱……并与它们结成朋友。
父亲是律师，他希望儿子学习法律，经常把长篇的法律文件讲给他听。可是，儿子对法律丝毫不感兴趣，一有空闲，斯巴兰扎尼就钻到数学、希腊文、法文和逻辑学中去。
在中学读书期间，他经常到著名科学家法利斯尼埃理家里去，把自己学习的收获和对某些自然现象的看法告诉他。法利斯尼埃理见他对自然科学颇感兴趣，并提出了许多有趣的问题，为他学习法律感到遗憾。于是，法利斯尼埃理问斯巴兰扎尼：“你愿意学习法律吗？”
“我对它实在不感兴趣，可是，我父亲非得让我坚持学它。”斯巴兰扎尼答道。
“简直是瞎胡闹，你是个天生的科学家，学习法律，不是把时间都浪费了吗！”法利斯尼埃理怒气冲冲地说道。
怒气中，他带着斯巴兰扎尼来到老斯巴兰扎尼家里，责备他的父亲说：“你的儿子是一个科学家的材料，他将为摩德纳争光，为它扬名，你应该立即让他放弃法律，别在耽误他的宝贵时间了！”结果，还是这位教授改变了斯巴兰扎尼的学习方向，他从此走上了微生物的研究道路。
斯巴兰扎尼果真不负老师的厚望，中学毕业后，以优异的成绩考入波洛尼亚大学，最后成了这所大学的教授。
在这里，他开始进行关于微生物学的研究工作时还不满30岁，那时，不仅普通群众认为生命是可以自发产生的，就连英国著名博物学家罗斯也说：“怀疑甲虫、蚂蚁产自牛粪，就是质疑理性、感官和经验。”他还说，就是像老鼠那样复杂的动物也无需父母。埃及的田野里老鼠遍地，都是由尼罗河的淤泥生出来的。可是，斯巴兰扎尼认为，生命可以自发产生是神话，是可笑的，有生命的动物包括微生物在内，一定都有母体。这种想法伴随着他度过了一个又一个不眠的夜晚，然而他却无法证实自己的想法。