工业生产与科学技术的迅速发展，使金属材料获得广泛的应用。这是因为金属材料具有优良的机械性能(强度、硬度、塑性)、物理性能(导电、导热、导磁等)、化学性能(耐腐蚀、抗氧化等)及工艺性能(铸造性、焊接性、冷热加工等)。随着原子能技术、火箭技术、喷气技术、宇航技术、航海技木、化学及无线电等技术的广泛应用，对金属材料的各种性能要求更高，往往要求金属与合金具有高抗震强度，耐高温和耐低温，耐热冲击，弹性模量不随温度改变等。而这些性能与材料的金相组织结构是紧密地联系在一起的。
很早以前，人们就采用各种方法来研究金属与合金的性质、性能与组织之间的内在联系，以便找到保证金属与合金材料的质量和制造新型合金的方法，但只有在显微镜问世以后，人们才具备了对金属材料深入研究的条件。在放大几百倍甚至上万倍的显微镜下，观察金属材料的内部组织，即金相组织结构，发现了金属的宏观性能与金相组织形态的密切关系，使得金相组织分析法成为最基本、最重要、应用亦最广泛的研究方法之一。所以在任何机械制造、冶金企业及与之相应的研究机关、理工科高等院校等都设有金相检验室或金相研究室，利用各种金相显微镜从事大量的、复杂的、精细的金相组织研究工作。
金相显微镜是冶金、机械制造和交通运输等工业生产的眼睛，对防止产生废品、提高产品质量起重要作用。在工业生产中利用它来检查金属的冶炼和轧制质量，控制热处理工艺过程，帮助改进热处理工艺操作，提高工件质量，研究金属材料中非金属夹杂物的存在，观察夹杂物的形态、大小、分布及其数量，测定夹杂物的光学性能，从而判断夹杂物的类型，相应评定材料的级别，利用高倍金相显微镜对金属零件断口进行研究，可以根据断口的形状判断晶粒的大小，分析机械破坏的原因，利用高温金相显微镜还可以帮助人们研究组织转变的规律，跟踪转变过程，连续观察金属或合金在一段温度范围内组织的转变等。因此，金相显微镜广泛应用在钢铁冶炼、锅炉制造、矿山、机床、工具、汽车、造船、轴承、柴油机、农机等工业部门，成为工业生产，国防工程与科学研究工作广泛使用的光学仪器。