La j que aparece al final del nombre es el tiempo verbal neerlandés i.[2] En 1653, vio su primer microscopio simple, una lupa montada en un pequeño soporte que era utilizado por los comerciantes textiles, con una capacidad de ampliación de tres aumentos y que adquirió para su propio uso.[14] Dejó una inmensa obra, constituida únicamente por más de 300 cartas (algunas publicadas en Philosophical Transactions of the Royal Society), totalmente redactadas en neerlandés, y la mayoría enviadas a la Royal Society.Realizó ante ellos numerosas demostraciones: le mostró, por ejemplo, a Pedro el Grande la circulación sanguínea en la cola de una anguila.[17] Su desarrollo del microscopio fue utilizado y mejorado por Christiaan Huygens para su propia investigación sobre microscopía.Se ha destacado también la influencia que ejerció sobre la Monadología, de Gottfried Wilhelm Leibniz.[21] Desarrolló tanto fijaciones para pequeñas lentes biconvexas montadas sobre platinas de latón (que se sostenían muy cerca del ojo, al modo de los anteojos actuales), como estructuras tipo microscopio en la que se podían fijar tanto la lente como el objeto a observar.247 microscopios estaban completos, y muchos de ellos conservaban todavía el último espécimen observado.[29] Aunque regaló muchos de sus microscopios a sus allegados, nunca vendió ninguno.[31][32] Describió numerosos microorganismos cuya determinación es más o menos posible en la actualidad: Vorticella campanula, Oicomonas termo, Oxytricha sp.,[31] Stylonychia sp., Enchelys, Vaginicola, Coleps.[34] En 1677, mencionó por primera vez los espermatozoides, en una carta enviada a la Royal Society, en la que habla de animálculos, muy numerosos en el esperma.[18] Van Leeuwenhoek también es conocido por su oposición a la teoría, por aquel entonces en vigor, de la generación espontánea.[36] Realizó experiencias similares con pulgas y con sus huevos, aunque no logró reconocer a las pulgas al ver sus larvas, a pesar de las observaciones publicadas por Swammerdam unos años antes.Su interés se dirigía hacia objetos muy variados, aparentemente sin un plan predefinido.Sus observaciones en el campo de la zoología fueron numerosas, pero también en botánica, química, microbiología, física, fisiología y medicina.Se interesó por la relación entre la estructura de diversas especies y su gusto (entre otras: café, pimienta, té, nuez moscada, jengibre, salvia).Por el contrario, las investigaciones actuales muestran que realizaba sus trabajos a conciencia, registraba sus observaciones con meticulosa diligencia, tenía una capacidad clara de establecer procedimientos experimentales racionales para su época y contaba además con voluntad de elevarse sobre las opiniones existentes y abandonar creencias anteriores a la vista de las evidencias.Para este, «(...) no hicimos apenas progresos desde él hasta Otto Friedrich Müller».[41] Desde 1877 y cada diez años, la Real Academia Neerlandesa de las Artes y las Ciencias (Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, KNAW) otorga, en memoria de Anton van Leeuwenhoek, la Medalla Leeuwenhoek a quien haya realizado la contribución más significativa a la microbiología durante la década precedente.
