Stereo mikroskopun çalışma prensibi, iki bağımsız optik yolla üç boyutlu bir gözlem yöntemi sağlayan binoküler stereo görüşe dayanmaktadır.
Stereo mikroskopun çekirdeği, genellikle ortak bir birincil objektif lens içeren optik yapı tasarımında yatmaktadır. Nesneyi görüntüledikten sonra iki ışık ışını, iki ara objektif lens seti (zoom lens grupları olarak da adlandırılır) ile ayrılır ve belirli bir açı (genellikle 12 ila 15 derece) oluşturur ve daha sonra kendi göz mercekleri aracılığıyla görüntüler oluşturur. Bu tasarım, sol gözün ve sağ gözün görülen görüntüleri biraz farklı hale getirir ve beyin, nesnenin üç boyutlu duygusunu yeniden inşa etmek için bu görüntüleri kaynaştırır.
