Les lentilles optiques sont des dispositifs qui utilisent le principe de la réfraction pour interférer sur le foyer d'un faisceau de lumière. Ces composants sont en général fabriqués en matériau verre ou plastique. Les lentilles simples peuvent ne comporter qu'un seul élément tandis que les lentilles composées sont faites de plusieurs éléments. Les lentilles optiques peuvent faire converger la lumière ou la faire diverger en fonction de leur conception. Son substrat détermine la convergence ou la divergence de la sortie d'une lentille.

Les lentilles optiques plano-convexe et double-convexe provoquent la convergence de la lumière vers un point par lequel elle passe. D'autre part, les lentilles plano-concave et double concave provoquent la divergence de la lumière lorsqu'elle passe à travers elles. Certaines lentilles optiques que l'on désigne par le terme de lentilles achromatiques sont optimisées pour la correction des couleurs. Certaines applications peuvent aussi nécessiter des lentilles optiques capables de corriger l'aberration sphérique. Dans ce cas, les lentilles optiques asphériques sont une option idéale.

Les matériaux utilisés pour concevoir des lentilles optiques peuvent varier considérablement en fonction des applications voulues. Par exemple, les lentilles optiques destinées à des transmissions infrarouge contiennent du germanium, du séléniure de zinc ou du silicone. On préfère la silice fondue lorsqu'une lentille optique est conçue pour des applications ultraviolettes. Les lentilles optiques ont de vastes applications qui vont du traitement laser à la microscopie. Les sciences de la vie, la défense, les télécommunications et l'imagerie sont certains des secteurs qui utilisent largement les lentilles optiques.