全息显微术是全息和显微相结合的技术，与一般显微技术相比，能储存标本物的整体。无需制备标本物的切片。尤其对一些活的标本物可以用高功率的连续光或者脉冲激光照全息图，长期保存，再现像具有立体性，能显示样品的细节。全息显微术主要有两种：一种是将全息技术和显微镜结合，称为“全息显微镜”，解决了显微镜中分辨率本领与景深的矛盾，避免了像差影响而达到很小衍射极限，可以获得更大的视野；一种是利用全息图本身的特点来进行放大，称为“全息放大”。如果拍摄时，采用不同波长，衍射角不同，这等于将全息图作了相应的调整，可以实现图像放大。全息显微术广泛应用于医学，生物学，科研方面。

全息以它独特的优点解决了许多其他技术难以解决的问题，为疾病的诊治作出了贡献。激光全息技术首先在眼科疾病诊治的应用中获得了成功，一张全息照片提供的信息相当于480张普通眼底照片所提供的信息。在眼科疾病的诊断过程中，利用激光全息成像技术可以提供整个眼睛的三维立体图像，并可以用显微镜对整个眼睛图像的不同位置(如角膜、前房、晶状体、玻璃体以及视网膜等)进行逐层观察和研究。也可以利用激光全息成像技术提供眼睛各个部位单独的三维立体图像以做深入的检查。在临床检查中、利用全息诊断方法可以查出直径在1mm的乳腺癌，有利于癌症的早期诊断和治疗。