Принцип рада стерео микроскопа заснован је на двонекуларном стерео визији, која пружа тродимензионалну методу посматрања кроз два независна оптичка путева.
Језгро стерео микроскопа лежи у његовој оптичкој структури, који обично садржи заједничку примарну објективну објективу. Две светлосне греде након слике објекта су раздвојене два скупа средњих објективних сочива (које се такође називају зум сочива) и формирају одређени угао (углавном 12 до 15 степени), а затим формирају слике кроз њихове очигледне очи. Овај дизајн чини слике које виде леви око и десно оигх мало другачије, а мозак осигурава ове слике да реконструишу тродимензионални осећај објекта.
