1847年，蔡司发明了一款性能优秀的单镜头显微镜，由于加工精细、简便实用而大受欢迎，公司的业务开始走上正轨。

1857年，蔡司经过不断地实验和摸索，又设计制造出世界首台目镜与物镜组合式的显微镜“标准一号”。

在1861年的图林根工业展销会上，这款显微镜一炮而红，被授予图林根博览会金奖，甚至被认为是“德国制造的出色的仪器”，卡尔蔡司工厂也以其优秀的工艺声名鹊起。

而与此同时，以现代医学、生物学为代表的一批现代科学正在迅猛发展，对于显微镜的需求也与日俱增，因此蔡司的显微镜生意越来越红火，工厂的规模也不断扩大，但蔡司并没有满足于此，而是意识到了问题。

当时制作显微镜普遍采用的是“试错法”，即通过更换镜片，改变镜片间距，找到可用的光学组合，这种方法不仅低效而且结果不完全准确，而如果没有光学理论的指导，这样的制作方式只能像盲人摸象，于是蔡司找到了当时年仅26岁的耶拿大学讲师恩斯特·阿贝。

蔡司和阿贝的通力合作开启了现代光学仪器设计之路，科学理论和实验支撑开始助推蔡司光学的快速发展。

1867年制成测焦器、1869年制成阿贝折射计及分光仪、1870年制成数值孔径计、高度计和比长仪，1871年，通过长达两年的反复实验，阿贝完成了水浸物镜的设计方案并提出了著名的显微镜成像理论——阿贝公式，而后又设计出均匀油浸物镜。

1873年，阿贝提出了“衍射边界”理论，指出由于光的波动性和衍射现象，光学显微镜的分辨率上限取决于光的波长和显微镜物镜的孔径。

从此以后，蔡司所有的显微镜镜头在生产时都开始采用阿贝的设计，为了纪念阿贝在光学领域的贡献，这个衡量透明介质光线色散程度的计量单位被命名为“阿贝数”。

卡尔蔡司基金会有这么几个原则：保证公司专注科研、保证员工福利、保证实践更广泛的社会责任、推动前沿科技发展。

在全世界都在玩资本的时候，蔡司至今都没有上市，而基金会的全额控股为蔡司提供了长期的发展路线和股东的稳定性，这种特殊的结构使得蔡司能够将大量资源持续投入到基础性和前瞻性的研究和创新上，而不被短期追求快速回报的商业压力所影响。

时至今日，卡尔蔡司基金会仍然是公司的所有者，其收益投入到了科学、社会和环境项目以及员工福利中，为公司发展提供了长期而稳定的保障。

其实，蔡司如此注重保障员工利益还有一层原因。

毕竟是一个做透镜等光学器材起家的企业，无论是卡尔·蔡司还是恩斯特·阿贝，都深知做透镜是一个非常需要集中精力的工作，如果做透镜的技师处于疲劳状态，做出来的产品很容易会有瑕疵，只有给员工充分的休息时间、建立员工健康保险、保障休假等权益，维护每一个劳动者的尊严，也只有这样才能真正达到企业整体的利益扩大化。

这与当时贪得无厌的工业资本阶级对工人蛮横压榨的大环境形成了鲜明的对比，有诗云：“他活着，为了多数人更好地活着，人民把他举得很高，很高。”在他去世时，上千名工厂职工自发地手执火炬聚集到陵园自发地悼念他，而同一时期如果出现这种活动往往是为了罢工或示威。