Ein Polarisationsmikroskop ist ein Lichtmikroskop, das polarisiertes Licht zur Abbildung verwendet. Es wird zur Untersuchung optisch anisotroper (doppelbrechender) Objekte eingesetzt. Dieses können Kristalle oder Mineralien mit entsprechendem Kristallgitteraufbau sein (Eigendoppelbrechung) oder auch isotrope Materialien, auf die mechanische Kräfte einwirken (Spannungsdoppelbrechung). Als dritte Gruppe sind Materialien zu nennen, die aufgrund ihrer Anordnung und Orientierung doppelbrechende Eigenschaften entwickeln (Formdoppelbrechung bei biologischen oder polymeren Objekten).
Zusätzlich zu einem „normalen“ Lichtmikroskop enthält ein Polarisationsmikroskop zwei Polarisationsfilter und einen meist drehbaren Objekttisch. Manchmal werden auch sogenannte Kompensatoren verwendet, um die Effekte (Kontraste) zu verstärken oder die Stärke der Doppelbrechung zu analysieren.