I když nevynalezl složený mikroskop, jeho vlastní design byl oproti dřívějším verzím výrazně vylepšen. Vyznačovalo se:
* Dvě čočky :čočka objektivu v blízkosti preparátu a čočka okuláru pro pozorování. To umožnilo vyšší zvětšení ve srovnání s jednočočkovými mikroskopy.
* Mechanické jeviště :To umožnilo přesný pohyb vzorku.
* Osvětlení :Hooke navrhl svůj vlastní osvětlovací systém využívající zrcadlo k přímému slunečnímu záření na vzorek.
Jeho mikroskop byl na svou dobu pozoruhodným úspěchem a umožňoval mu provádět detailní pozorování hmyzu, rostlin a dalších malých objektů. Právě pomocí tohoto nástroje slavně objevil a pojmenoval „buňky“ při studiu tenkého plátku korku.