Nasceu em Delft, Holanda em 1632. Teve apenas educação elementar, aprendeu princípios de matemática e de física com o tio. Entre 1648 e 1654 trabalhou como escriturário para um comerciante têxtil em Amsterdan. Ao retornar a Delft em 1654 abriu uma pequena loja de tecidos. Usava lentes de aumento para examinar a trama das fazendas. Dedicou grande parte de seu tempo a polir lentes para observar e descrever o mundo diminuto, sua atividade predileta. Construiu um microscópio com uma única lente minúscula, que lhe proporcionava aumentos de até 250 vezes.
Observou fios de cabelo, pele, cortiça, olhos e asas de insetos ... Descreveu as fibras musculares, a circulação do sangue nos capilares da membrana interdigital de uma rã, os glóbulos vermelhos sanguíneos e os espermatozóides. Em 1675, examinando uma gota de água, percebeu pequenos seres dotados de movimento que chamou "animalículos", mais tarde identificados como protozoários. Registrava suas observações com desenhos detalhados.
Desde 1673 enviava relatos de suas atividades, escritos em holandês coloquial, à Royal Society de Londres, que os recebia com interesse, admiração e curiosidade. Sete anos depois foi eleito membro da prestigiada instituição. Morreu em Delft com 90 anos.