Delovno načelo stereo mikroskopa temelji na binokularnem stereo vidu, ki zagotavlja tridimenzionalno metodo opazovanja z dvema neodvisnima optičnimi potmi.
Jedro stereo mikroskopa je v njegovi zasnovi optične strukture, ki običajno vsebuje skupno primarno objektivno lečo. Dva svetlobna žarka po slikanju predmeta ločita z dvema sklopima vmesnih objektivnih leč (imenovanih tudi skupine zoom leče) in tvorita določen kot (na splošno 12 do 15 stopinj), nato pa tvorita slike skozi svoje okužbe. Ta zasnova naredi slike, ki jih vidi levo oko in desno oko, nekoliko drugačne, možgani pa te slike združijo, da rekonstruirajo tridimenzionalni občutek predmeta.
