Hiển vi siêu phân giải (Super-resolution microscopy) là một loại hiển vi quang học. Do nhiễu xạ của ánh sáng, độ phân giải của kính hiển vi quang học thông thường bị giới hạn bởi hệ thức Abbe.[1] Một cách gần đúng, độ phân giải bằng độ rộng nửa chiều cao (FWHM) của hàm mở rộng rộng điểm (point spread function - PSF). Với kính hiển vi trường sáng sử dụng vật kính có khẩu độ số lớn và ánh sáng khả kiến, độ phân giải cỡ 250 nm.Các kĩ thuật siêu phân giải cho phép thu được ảnh với độ phân giải không gian nhỏ hơn giới hạn nhiễu xạ này. Chúng có thể được chia thành hai nhóm lớn: các kĩ thuật siêu phân giải "true" và "functional" ("true" super resolution, "functional" super resolution). Các kĩ thuật "functional" dùng kĩ thuật thí nghiệm thông minh kết hợp với việc hiểu các giới hạn của đối tượng hiện ảnh để dự lại ảnh siêu phân giải.[2]Kĩ thuật siêu phân giải "true" gồm các phương pháp sử dụng siêu thấu kính Pendry (Pendry superlens), hiển vi quang học quét trường gần (near field scanning optical microscopy), hiển vi 4Pi và hiển vi chiếu sáng có cấu trúc (structured illumination optical microscopy) như SIM và SMI. Tuy nhiên, các kĩ thuật có nhiều ứng dụng trong sinh học thuộc về nhóm "functional".Các kĩ thuật siêu phân giải "functional" có thể được chia làm hai loại:[3]Ngày 8 tháng 10 năm 2014, giải Nobel Hóa học đã được trao cho Eric Betzig, William E. Moerner và Stefan Hell vì "sự phát triển kĩ thuật hiển vi huỳnh quang siêu phân giải" và đã đưa "hiển vi quang học vào thang phân giải nano mét".[4][5]