В 21 год Левенгук вернулся в Делфт, женился и открыл собственную мануфактуру. О его жизни в последующие 20 лет известно очень мало, за исключением того, что у него было несколько детей, большинство из которых умерло, и что, овдовев, он женился во второй раз, что он получил должность стража судебной палаты в местной ратуше, что, по современным представлениям соответствует соответствует соединению дворника с садовником, на досуге занимался цветоводством, разводил экзотических птиц. И начал создавать линзы… Он был чрезвычайно упорным человеком и добился, что его линзы были не хуже, чем у лучших мастеров Голландии. Он стремился к тому, чтобы они были самыми лучшими. Эти линзы Левенгук вставлял в небольшие оправы из меди, серебра и золота, которые он сам и вытягивал на огне среди чада и дыма.
Много лет изготавливал Левенгук свои линзы в форме чечевицы, называвшиеся «микроскопиями», линзы являлись по существу лупами. Они были крохотными, иногда меньше ногтя, но увеличивали в 100 и даже в 300 раз. Чтобы вести наблюдения с помощью этих линз, нужно было приобрести определённые навыки и запастись терпением.Нет данных, позволяющих с точностью устаноаить, когда Левенгук приступил к исследованиям. Он был далёк от мысли совершить открытие: микроскоп для Него, взрослого и солидного человека, был просто любимой игрушкой. Но оторваться было невозможно.
После опубликования своего первого письма Левенгук в течение 50 лет по нескольку раз в год посылал результаты своих наблюдений в Королевское общество и отдельным учёным, например Христиану Гюйгенсу, Роберту Гуку, Готфриду Лейбницу, Роберту Бой-лю и др. Это были многословные письма, полные замечаний по адресу соседей, разоблачений шарлатанов, сообщений о собственном здоровье и домашних делах. Но в этих письмах сообщалось и о великих, поразительных открытиях, сделанных с помощью собственного микроскопа.
В Королевском обществе к Левенгуку сначала отнеслись насторожённо и решили провести тщательную проверку его сообщений. Её поручили Н. Грю, который полностью подтвердил безупречность и достоверность наблюдений и сообщений Левенгука. На основании этого 8 февраля 1680 г. Левенгук был избран действительным и равноправным членом Лондонского Королевского общества. В Делфт от общества прислали пышный членский диплом в серебряной шкатулке с гербом общества на крышке.
Левенгук оставался верным корреспондентом Королевского общества до конца жизни. Даже лёжа на смертном одре, когда он уже не мог поднять руку, он попросил своего друга Гугли перевести на латынь (официальный язык науки того времени) последних своих письма и отправить в Лондон -— Королевскому обществу.
Круг интересов Левенгука был достаточно широк. Пытаясь узнать причину раздражающего на язык человека перца, он приготовил его настой. И через две недели, когда Левенгук решил посмотреть под микроскопом на каплю этого настоя, то его удивлению не было предела! В препарате жили зверушки, сталкиваясь и разбегаясь, как муравьи в муравейнике. В письме Королевскому обществу Левенгук описывает это явление, и называет эти объекты анималями
Левенгук забросил все и усердно начал искать своих анималькулей («анимальку-люс» — по-латыни). Он находил их повсюду: в гнилой воде, в канаввах, на собственных зубах. «Хотя мне исполнилось уже пятьдесят лет, — писал он в очередном Королевскому обществу — но у меня хорошо сохранились зубы, потому что я имею привычку каждое утро натирать их солью». Сделав соскрёб со своих зубов, он смешал его с чистой дождевой водой и посмотрел на него под микроскопом. На сером фоне линзы он увидел массу невероятно маленьких созданий — настоящий зверинец! Одна к другой, как в вязанке хвороста, лежали длинные неподвижные палочки. Расталкивая их, метались изогнутые, похожие на штопор зверушки. Он писал: «В полости моего рта их было, наверное, больше, чем людей в Соединённом Королевстве». К этому сообщению Левенгук приложил рисунки с изображением «зверушек». В них можно узнать различные формы бактерий: бациллы, кокки, спириллы, нитчатые бактерии. Нагревая воду, в которой находились эти «зверушки», он обнаружил, что они перестают двигаться, как будто умирают, и последующем охлаждении воды уже не оживают.
Левенгук не знал тогда, что всех этих анималькулей будет изучать та наука, которой он положил начало – микробиология.