偏光顕微鏡は一般的な光学顕微鏡と共通する構造を持つ部分も多いですが、光学顕微鏡のコンデンサの代わりにポラライザー（偏光板）を、対物レンズの後ろにアナライザー（検光子）を置くなど、偏光観察ができるよう工夫されています。
偏光板としては、かつて高価な方解石が使われていましたが、現代では安価な偏光フィルムの使用も可能となりました。
試料を置くためのステージも回転させられるように作られています。
偏光顕微鏡を用いることで、試料のもつ偏光特性が輝度・色などの変化として観察できるようになります。