На [[19 май]] [[1673]] г. изпраща до Кралското дружество в Лондон своето първо писмо с описания из света на микроскопичните «животинки»„животинки“. В продължение на 46 години с повече от 400 такива писма той смайва света с чудесата на един неизвестен дотогава свят.
Наред с [[Робърт Хук]] е сред първите конструктори на «увеличителни„увеличителни стъкла»стъкла“ и изследователи на живата клетка. Льовенхук разработва [[микроскоп]] с една [[Леща (оптика)|леща]], който дава почти десетократно увеличение. Въпреки че не е първият изобретател на микроскопа, той прави в тази област повече от другите учени.
Льовенхук е първият учен, който описва [[Протисти|протозои]] и [[бактерии]] и изказва предположението, че те играят роля във [[Ферментация|ферментационните]] процеси. Неговият [[трактат]] за [[бълхи]]те е класически, заявявайки че бълхите, също като [[риби]]те, [[Домашно куче|кучетата]] и [[хора]]та, са същества с определен [[пол]]. Пръв открива и неподозирания дотогава невидим «„ свят на водната капка»капка“: едноклетъчни [[водорасли]], инфузории, [[камшичести]] и други [[микроорганизми]]. През [[1683]] г. той описва и различни видове бактерии: [[коки]], [[бацил]]и, спирали и с това полага основите на [[микробиология]]та. Наблюдава строежа на мускулни влакна, [[зъби]] и различни тъкани, а също и движението на [[еритроцити]]те в [[капиляри]]те. Описва десетки открити от него «малки„малки животинки»животинки“, червени кръвни клетки на човек, [[жаба]] и риба ([[1674]] г). Също така потвърждава през [[1677]] г. наличието на откритите от [[Луис Доминикус Хам]] [[сперматозоид]]и.
