荷兰德尔福特市的列文虎克作为一位业余爱好者，热衷于用显微镜进行观察。他详细地记录了他观察人体红细胞的情况：“我多次努力观察血液，希望了解它的构成。我从自己的手上采集了一些血液，(在显微镜下)观察到它们是由许多非常小的小球组成的，但我不能确定是否所有的血液都是如此。”他将此记录寄送到《伦敦皇家学会哲学通报》。1674年9月21日，《伦敦皇家学会哲学通报》发表了这篇着名的观察报告。
然而，如果不是列文虎克的朋友格拉夫医生力求伦敦皇家学会秘书发表列文虎克描述他的显微镜观察结果的通信，列文虎克的研究很可能就会被遗忘。从今天的观点来看，当时着名的科学出版物《伦敦皇家学会哲学通报》发表一个没有任何科学背景的人的观察，似乎是不可思议的。当然，那时的《伦敦皇家学会哲学通报》也刚刚创办不久(1665年创刊)，实际上，当时《伦敦皇家学会哲学通报》上除了刊登许多重要的科学发现之外，也夹杂着一些似是而非的甚至虚假的观察和论点。
显微镜的发明开始了一个新时代。1675年5月，斯宾诺莎在给皇家学会秘书亨利·奥登伯格的信中提到了他和朋友们都认为显微镜发明是一件惊奇的事情。1684年9月出版的《文学月刊》上的报道说：“随着这个消息在列文虎克的国家公布后，其他许多国家也公布了他发明显微镜的消息，因此这个消息是相当可靠的。法国、英国和德；国的报纸都谈论着他的名字和发现，以至于他已经成为整个世界的着名人物。”
当然，列文虎克是如何用他那只有一个放大镜的原始显微镜看到许多细微的解剖学结构的，人们依然存有疑问。有学者认为，列文虎克可能用一个眼镜片与他的显微镜结合使用，因此创造出了复式显微镜，提高了显微镜的放大倍数，从而能观察到人体的微小解剖结构。列文虎克发明的显微镜现保存在荷兰乌得勒支大学博物馆。
骨髓造血功能的发现
尽管显微镜是研究血液的重要工具，但标志着现代血液学发展的里程碑事件是骨髓造血功能的发现和血细胞染色方法的建立。
几千年来，无论是诗人、哲学家，还是医生都将血液与生命紧密地联系在一起。他们推测血液或是由于呼吸了大自然中的灵气形成，或是由食物中的精华转变而来，然而，他们并没有弄清楚血液的真正来源。
应当说人类在很久以前就认识到骨髓的重要性。在古代，人们吃动物的骨髓，认为它含有丰富的营养。中医认为骨髓是由饮食水谷的精液与肾气和合，渗入骨空后转化而成，骨髓充足可以上升补益脑髓。在西方，骨髓被认为是产生人体天然热和能量的源泉。莎士比亚说：“你的骨无髓，所以你的血是冷的。”
人们似乎意识到骨髓与血液之间有某种联系。在19世纪初，已有医生要患血液病的病人吃骨髓补血，但收效不大。直到19世纪中叶，骨髓产生血液的奥秘才分别由德国医学家纽曼和意大利医学家比佐泽罗揭开。
纽曼曾在1868年10月10日出版的《医学科学通报》上发表题为《关于骨髓在血液形成中的作用》的论文中，报道了骨髓中有大量的有核红细胞，而有核红细胞是血液中红细胞，的前身，因此他推断骨髓是红细胞的生产基地。几乎与此同时，意大利医学家比佐泽罗也证实了有核红细胞是无核红细胞的前身，此外他还指出白细胞也是由骨髓细胞生成的。纽曼和比佐泽罗的发现立即引起了医学界的极大兴趣，许多医学家开始进一步深入研究血液细胞的起源问题，并提出了各种不同的理论。例如有人认为红细胞是白细胞核瓦解的产物，也有人提出红细胞是由原始细胞吞噬了血红蛋白后形成的，还有人坚持红细胞是在肝脏中形成的观点。尽管这些认识现在看来都是不正确的，但是，在当时正是这些不同观点之间的争论，有力地推动了血液学研究的深入。
既然成熟的无核红细胞是由幼稚的有核红细胞转变而来，那么这种转变是如何发生的呢？也就是说有核红细胞是怎样变成无核红细胞的呢？有人认为，实际上核并没有消失，只不过变换了形式，而不再可见。而支持核消失的学者又分成两派：以纽曼为代表的一派认为，红细胞在成长过程中核被细胞自己再吸收；比佐泽罗支持的一派则主张，核是在成熟过程中被逐出细胞。由于研究手段的限制，当时两派都很难拿出足够的证据驳倒对方，加之他们各有更重要的工作需要去做，不久这个争论便不了了之。直到20世纪中期，随着显微照相技术的发展以及后来电子显微镜的应用，人们才对这个问题有了进一步了解。现在的研究结果支持比佐泽罗等人核在成熟过程中被逐出细胞的观点。
我们现在已经知道，骨髓是制造血液细胞的大本营。骨髓每天可产生2000亿个红细胞；100亿个白细胞和4000亿个血小板。如同深藏在地下岩层中的石油是人类生产和生活的基本保证一样，骨髓是人体一系列重要的生命活动的基本保证。
血细胞染色方法的建立
19世纪德国的化学工业、染料工业、制药工业的发展十分迅速。1856年，英国化学家W.H.帕金首先发明了染料的人工合成方法。不久，德国化学家A.W.霍夫曼相继合成了染料碱性品红和苯胺蓝。人们在应用染料过程中发现，其不仅可以染色布料、毛皮，而且还可以染色布料、毛皮，而且还可以使动物组织着色。更有趣的是，有些染料能使某些特定的细胞而不是所有的细胞着色，还有一些染料能使一种细胞的某一部分而不是整个细胞着色。于是，染料成了科学家观察有机体结构的一种非常有用的工具。起初，能应用于有机体染色的染料为数不多，19世纪末，随着德国染料工业的迅速发展，生产出了各种染料，极大地拓展了科学家观察研究的范围。医学家开始用特殊染料使有机体的组织和细胞染色，在显微镜下进行观察研究。
德国医学家艾利希正是在这种背景下发明血细胞染色方法的。艾利希的叔父魏格特是德国着名的病理学家和组织学家，也是细菌和组织染色方法的创立者。他发明的许多人体组织和细胞的染色方法，有些一直尚用至今。艾利希在魏格特的影响下，自幼爱好动物学和化学。在大学学习阶段，他就对化学染料与有机体组织细胞染色的关系产生了极大的兴趣，并开拓研究某些化学物质对动物组织的作用。他不仅对机体的化学过程充满兴趣，而且也十分关注机体中更小的成分——细胞的构造和成分。当时还很少有医生将化学与医学结合起来研究的，值得庆幸的是，斯特拉斯堡大学教授、艾利希的老师沃尔德耶尔恰好持有这种观点。沃尔德耶尔赞同艾利希的研究计划，并鼓励这个青年人在科学研究上走自己的路。在斯特拉斯堡大学学习期间，艾利希就发表了莱于化学物质在体内的分布及其与药物作用关系的论文。
虽然艾利希对用化学方法研究生命现象充满兴趣，但他对当时大学里死板的教学方法十分厌恶，所以艾利希经常逃课，尤其是化学课。结果是艾利希不能通过课程考试，不得不留级一年。然而，他并不懊恼，而是继续将时间都倾注在捣弄各种染料上。由于专心研究，不修边幅，以致于染料弄得到处都是。数年后，一位教授指着艾利希曾使用过的工作台说：“艾利希工作的痕迹实际上是不可摧毁的。”德国着名科学家罗伯特·科赫也时常提及一个有关艾利希的小故事：他去布雷斯劳大学鉴定白喉杆菌时，被邀请参观实验室。实验室的负责人指着艾利希的办公桌告诉他：这是艾利希的工作台。艾利希是一个非常出色的染料师，但考试却经常不极格。
当时，德国学生为了获得学位，经常在几所大学学习。艾利希曾在布雷斯劳大学、斯特拉斯堡大学、布赖斯高地大学、弗莱堡大学和莱比锡大学等多所学校学习过。在布雷斯劳大学时，他对实验室的工作十分感兴趣，他发明的染色技术揭示了许多细胞的基本构造。刚发现炭疽杆菌的科赫在布雷斯劳大学访问时曾与艾利希探讨了染色问题，从此，艾利希和科赫结下了深厚的友谊。