Upplösningen av ett ljusmikroskop begränsas av ljusets våglängd. Synligt ljus har en våglängd på runt 400-700 nm, vilket gör att föremål som är mindre än detta inte kan ses tydligt. Många organeller är mindre än så, till exempel ribosomer, som är runt 20 nm i diameter.

Dessutom måste kontrasten på ett föremål vara tillräckligt hög för att kunna ses med ett ljusmikroskop. Detta innebär att föremålet måste skilja sig betydligt i ljusstyrka eller färg från omgivningen. Många organeller är inte särskilt kontrastrika, till exempel mitokondrier, som ofta liknar cytoplasmans färg.

Slutligen kan ett föremåls tjocklek också påverka dess synlighet under ett ljusmikroskop. Föremål som är för tjocka kan absorbera eller sprida för mycket ljus, vilket gör dem svåra att se. Många organeller är mycket tunna, till exempel det endoplasmatiska retikulumet, som bara är några nanometer tjockt.

Av alla dessa skäl kan vissa organeller inte ses tydligt med ett ljusmikroskop. Det finns dock andra tekniker som kan användas för att visualisera dessa organeller, såsom elektronmikroskopi och fluorescensmikroskopi.