La microscopía óptica es la técnica más empleada para dilucidar la estructura de los materiales poliméricos. Existen dos técnicas principales, los métodos basados en la transmisión de luz a través de la muestra, y los que utilizan la reflexión, que se emplean, fundamentalmente para el estudio de superficies. Dentro de estos métodos de operación, existe una gran variedad de procedimientos que se utilizan, según sea el problema concreto que se quiera estudiar. En el caso de estudios con luz reflejada, en los cuales se estudia la superficie del materiales no suelen realizarse tratamientos. Sin embargo, en los métodos en los cuales se emplea luz transmitida, es necesario obtener una sección muy fina de la muestra.
Cuando se utiliza luz transmitida, la técnica puede estar basada en: luz natural, luz polarizada, interferencia, campo oscuro, métodos de contraste, luz ultravioleta, y fluorescencia. Mientras que con luz reflejada sólo pueden emplearse luz natural, luz polarizada, interferencia y fluorescencia.
La absorción de luz por parte de un polímero puro es prácticamente despreciable en la región visible del espectro electromagnético, por lo que la observación directa con el microscopio óptico se reduce al estudio de sistema que contienen aditivos, tales como estabilizadores, pigmentos o partículas de refuerzo, determinándose el tamaño y su distribución dentro de la masa del material.
Para observar la propia estructura del polímero, se requieren técnicas especiales, como las de contraste o las llamadas técnicas de campo oscuro. La técnica de luz polarizada es aplicada al estudio de la textura cristalina de polímeros, y se basa en la anisotropía de la muestra.