La risoluzione di un microscopio ottico è limitata dalla lunghezza d'onda della luce. La luce visibile ha una lunghezza d'onda di circa 400-700 nm, il che significa che gli oggetti più piccoli di questa non possono essere visti chiaramente. Molti organelli sono più piccoli, come i ribosomi, che hanno un diametro di circa 20 nm.

Inoltre, il contrasto di un oggetto deve essere sufficientemente elevato per poter essere visto al microscopio ottico. Ciò significa che l'oggetto deve essere significativamente diverso in luminosità o colore dall'ambiente circostante. Molti organelli non sono molto contrastanti, come i mitocondri, che spesso sono di colore simile al citoplasma.

Infine, lo spessore di un oggetto può anche influenzarne la visibilità al microscopio ottico. Gli oggetti troppo spessi possono assorbire o diffondere troppa luce, rendendoli difficili da vedere. Molti organelli sono molto sottili, come il reticolo endoplasmatico, che ha uno spessore di soli pochi nanometri.

Per tutti questi motivi, alcuni organelli non possono essere visti chiaramente utilizzando un microscopio ottico. Tuttavia, esistono altre tecniche che possono essere utilizzate per visualizzare questi organelli, come la microscopia elettronica e la microscopia a fluorescenza.