Er wurde in der florierenden Handelsstadt Delft in der Niederländischen Republik geboren, einem Zentrum von Handwerk und Handel. Das Aufwachsen zwischen lebhaften Märkten und hochqualifizierten Handwerkern prägte seine spätere Hingabe an Präzisionsarbeit und Beobachtung.

Nach grundlegender Schulbildung trat er in die Welt der Tuche und Draperie ein, in der die Beurteilung von Fadendichte und Stoffqualität scharfe Augen erforderte. Diese praktische Ausbildung förderte Gewohnheiten sorgfältiger Prüfung, die später nahtlos in die Mikroskopie übergingen.

Er etablierte sich als Tuchhändler in Delft und gewann finanzielle Stabilität sowie lokales Ansehen. Das kaufmännische Umfeld brachte ihn mit Messwerkzeugen und Linsen zur Textilprüfung in Berührung und weckte ein tieferes Interesse an der Optik.

Er heiratete Barbara de Mey und begann ein Familienleben, während er sein Geschäft und bürgerliche Pflichten weiterführte. Persönlicher Verlust und Verantwortung später im Leben minderten weder sein stetiges Beobachtungstempo noch seine Korrespondenz.

Er erhielt ein städtisches Amt als Kämmerer der Schöffen und war damit in die Verwaltung Delfts eingebunden. Die Aufgabe verschaffte ihm Einkommen, Status und Kontakte und ermöglichte es ihm, zeitaufwendige Experimente privat zu verfolgen.

Er begann, leistungsstarke Einlinsenmikroskope herzustellen, indem er winzige Linsen schliff, polierte und in Metallplatten montierte. Durch handwerkliches Können und unermüdliches Tüfteln erreichte er Vergrößerungen, die spätere Forscher beeindruckten.

Über vermittelnde Kontakte sandte er seine ersten detaillierten Beobachtungen an die Royal Society und begann damit eine jahrzehntelange Korrespondenz. Henry Oldenburg, der Sekretär der Gesellschaft, erkannte die Neuartigkeit und ermutigte zu weiteren Berichten.

Bei der Untersuchung von Wasser aus örtlichen Teichen und Kanälen beschrieb er kleinste bewegliche Organismen, die später als Protozoen identifiziert wurden. Seine anschaulichen niederländischen Berichte, für Leser in London übersetzt, stellten Annahmen über Maßstab und Vielfalt des Lebens infrage.

Er beobachtete außerordentlich kleine Lebewesen in Pfefferwasser-Aufgüssen, die heute als Bakterien erkannt sind. Weil die Behauptung unglaublich schien, verlangte die Royal Society Bestätigungen, was einen frühen Moment wissenschaftlicher Replikation markierte.

Er untersuchte Samen von Tieren und Menschen und berichtete von beweglichen Spermienzellen, was der Fortpflanzungstheorie ein provokantes neues Element hinzufügte. Die Ergebnisse verschärften in Europa die Streitigkeiten zwischen Anhängern der Präformation und Vertretern der Epigenese.

Sein anhaltender Strom sorgfältiger Briefe und eindrucksvoller Zeichnungen führte zur Wahl in die Royal Society. Trotz begrenzter formaler Bildung und obwohl er auf Niederländisch schrieb, wurde er ein geschätzter Beitragender zur europäischen Naturphilosophie.

Durch das Abkratzen von Material von den Zähnen beschrieb er dichte Schwärme von Mikroben, die im Mund leben – ein früher Blick auf das menschliche Mikrobiom. Sein Bericht verband alltägliche Hygiene mit unsichtbaren biologischen Welten auf eine Weise, die kaum jemand übersehen konnte.

Bedeutende Besucher reisten nach Delft, um seine Instrumente und Vorführungen zu sehen, und verbreiteten seinen Ruf über gedruckte Briefe hinaus. Diese Vorführungen halfen, seine Beobachtungen bei Skeptikern zu bestätigen, die bezweifelten, dass Einlinsenmikroskope so leistungsfähig sein könnten.

Mit dünnen Geweben und kleinen Tieren berichtete er über rote Blutkörperchen und den Blutfluss durch winzige Gefäße. Seine Mikroskopie ergänzte William Harveys Kreislauftheorie, indem sie die feinen Wege sichtbar machte, die Arterien und Venen verbinden.

Während seiner großen Gesandtschaftsreise besuchte Zar Peter I. Delft und suchte praktisches Wissen bei erfahrenen Handwerkern und Forschern. Leeuwenhoeks Vorführungen entsprachen Peters Interesse an Technik, Schiffbau und modernen wissenschaftlichen Methoden.

Er verfeinerte seinen Beobachtungsstil und reichte längere Briefe mit klareren Skizzen von Geweben, Insekten und mikroskopischen Strukturen ein. Die Veröffentlichungen der Royal Society verbreiteten diese Berichte in Europa und prägten frühe Standards der Mikroskopie.

Als das Interesse an der Mikroskopie wuchs, machten Übersetzungen und Zusammenstellungen seine niederländischen Briefe für französische und englische Leser zugänglicher. Diese größere Reichweite half, Mikroorganismen als legitime Forschungsobjekte für Ärzte und Naturforscher zu etablieren.

Er starb in Delft, nachdem er Hunderte von Briefen mit ungewöhnlicher Strenge und Geduld über mikroskopisches Leben verfasst hatte. Seine Instrumente und Notizen beeinflussten spätere Persönlichkeiten der Biologie und Medizin und verankerten die Mikroskopie in empirischer Praxis.