显微技术是观察和研究微塑料形貌的最直接的方法。具体应用的有两种：一种是目视法中常用到的光学显微镜，另一种是分辨率更高的电子显微镜。
光学显微镜
光学显微镜可以提供微塑料的形貌信息,在肉眼挑选微塑料的过程中起着举足轻重的作用,即采用人工计数的方法计算出微塑料颗粒数目,再换算成样品中的含量。优点在于操作简单、测试成本低。检测尺寸极限为500μm。随着微塑料尺寸减小、透明度增加,以及干扰物存在,肉眼辨别微塑料的误判率增加。
电子显微镜
电子显微镜是显微技术的一个重要分支,其核心是显示肉眼所不能直接看到的微塑料。目前微塑料研究中用到的主要有扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)和原子力显微镜(atomic force microscopy,AFM)两种。
SEM是用二次电子加背景散射电子成像。成像清晰，分辨率高。颗粒表面的高分辨率图像可帮助研究者从有机颗粒中识别出微塑料，扫描电子显微镜-能量色散X射线联用(SEM-EDS/EDX)可以同时对微塑料进行表面形貌鉴定和元素组成分析，因此可以从无机粒子中辨别出微塑料。