相差顯微鏡具有兩個其他顯微鏡所不具有的功能:
將直射的光(視野中背景光)與經物體衍射的光分開；將大約一半的波長從相位中除去，使之不能發生相互作用，從而引起強度的變化。
因此可以應用于：
1.觀察未經染色的標本和活細胞。
2.試樣表面粗糙度的測定
如圖1所示．若被測試樣表面粗糙不平，干涉帶即成彎曲狀。由測微目鏡讀出相鄰量干涉帶距離口及干涉帶彎曲度b。因光程差每增加半個波長，即形成一條干涉帶，故被測試樣表面微觀的不平度的實際高度為
式中，τ為光波的波長。
3.材料塑性變形和相變浮凸的測量
因材料塑性變形和相變浮凸都相對于原來的表面產生很小的高度差，故干涉顯微鏡能夠很容易把這些高度差檢測出來，可檢測到數十納米的差異。