由光源S发出的光线经聚光镜o。和06投射到孔径光阑Q：上，照明位于照明物镜07前面的视场光阑Q。。通过照明物镜的光线投射到分光镜丁上，把光束分成两部分：一部分反射，另一部分透射。
从分光镜T反射的光线经物镜O1。射向标准反射镜P1。，再重新通过物镜O1，、分光镜T，射向目镜O3。；从分光镜透射的光线，通过补偿板T1、物镜O2射向工件P2表面，反射后重新经过物镜O2、补偿板T1。、分光镜T，射向目镜O3。在目镜焦平面上两束光相遇，产生干涉，形成条纹。
使用单色光，测量精度可以更精确一些。为此，仪器备有绿色滤光片F，可以移入或移除光路。由于单色光相干性能较好．便于寻找干涉条纹，所以使用仪器时应先将滤光片移入光路中。反射镜S3。亦可移入光路，以便通过照相镜头O4记录干涉条纹。目镜O8在分划板上有一狭缝，即只截取工件表面细长的一部分，然后经直视棱镜色散形成所谓的等色级条纹，以便对加工粗糙的或者呈粒状的工件表面产生规则的干涉条纹，便于测定。
如果挡住射向标准反射镜的一光路，则工件P2表面经物镜o2成像在B处，即在视场中能看到试样表面的像。它与工件表面的微观平面度形成的干涉条纹一一对应。此即为干涉显微镜用于试样微小高度差测量的原理。