עקרון העבודה הבסיסי של מיקרוסקופ סטריאו כרוך בשימוש בשני נתיבים אופטיים נפרדים, אחד לכל עין, המספק מבט דו-עיני. ראייה דו-עינית זו מאפשרת למוח לתפוס עומק ותלת מימד, בדומה למה שאנו חווים במו עינינו.
להלן הסבר פשטני כיצד פועל מיקרוסקופ סטריאו:
נתיב אופטי: המיקרוסקופ הסטריאו מורכב משני נתיבים אופטיים נפרדים, אחד לכל עין. כל נתיב אופטי כולל סדרה של עדשות ומראות שמתפעלות את האור לפני שהוא מגיע לעיני המתבונן.
עדשות אובייקטיביות: למיקרוסקופ הסטריאו יש שתי עדשות אובייקטיביות המותקנות על צריח מסתובב. עדשות אלו נועדו לספק הגדלה נמוכה ושדה ראייה רחב. הם לוכדים את האור מהדגימה ויוצרים שתי תמונות מעט שונות - אחת לכל עין.
התאמה בין אישונים: המרחק בין העיניים שלנו, המכונה מרחק בין אישונים, משתנה מאדם לאדם. למיקרוסקופים סטריאו יש בדרך כלל מנגנון התאמה בין אישונים המאפשר למתבונן להתאים את המרחק בין העיניות כך שיתאים למרחק הבין אישונים שלהם.
עיניות: לכל נתיב אופטי יש עינית שהצופה מביט דרכה. העיניות מגדילות עוד יותר את התמונות שנוצרות על ידי עדשות האובייקטיב ומכוונות אותן לעיני המתבונן.
מבט משקפת: מכיוון שהנתיבים האופטיים מופרדים מעט, כל עין רואה תמונה מעט שונה של הדגימה. הפער הזה בתמונות הוא שיוצר את תפיסת העומק והתלת ממדיות. המוח משלב את שתי התמונות ליצירת תצוגה תלת מימדית אחת.
תאורה: למיקרוסקופים סטריאו יש לרוב מערכות תאורה מובנות, כגון תאורה תקרית (עליון) או משודרת (תחתונה). מקורות אור אלה מאירים את הדגימה, משפרים את הנראות ומספקים ניגודיות לתצפית.
מיקוד והגדלה: מיקרוסקופ הסטריאו מאפשר למתבונן להתאים את המיקוד על ידי הרמה או הנמכה של עדשות האובייקטיביות. דגמים מסוימים מציעים גם יכולות זום, המאפשרות רמות הגדלה משתנות כדי להתאים לצרכים שונים.
על ידי שילוב של התצוגה המשקפת, הגדלה נמוכה ותפיסה תלת מימדית, מיקרוסקופים סטריאו שימושיים במיוחד עבור משימות הדורשות מניפולציה עדינה, נתיחה או בדיקה מפורטת של עצמים גדולים יותר, כגון מעגלים, דגימות גיאולוגיות, תכשיטים או דגימות ביולוגיות.