光在光导纤维里的传输，就像橡皮管里的水一样。从光导纤维的一端射入一束光线，即使将光导纤维弄弯，光线也会循着管道从另一端射出。
当光线在一种介质中传播时，它是直线行进的；但在两种介质的界面，比如光线从水中射向水面时，它要发生光的反射和折射。反射的结果使光线改变方向继续在水中传播，折射的结果使光线偏转一定的角度进入到空气中。光线的分配与光线和水面的夹角有关，角度越小，反射光线占的份额越大，当这个角度小于一定值时，所有的光线都将被反射留在水中，而无法进入到空气里，这时出现了全反射现象。全反射现象只发生在光线由折射率大的物质进入折射率小的物质的情况下。
光导纤维利用了光的全反射作用。它的芯线是透明度极高的玻璃细丝，外面包有折射率比它小得多的外皮包层。这样，进入芯线的光线只能沿着纤维在芯线与外皮包层的界面发生全反射而曲折前进，不会透过界面，仿佛是被外皮包层紧紧地封闭在芯线内。光线在任何介质中传播都会因吸收和散射而损耗，但可以采取一些相应的措施来减少光在长距离传输时的损失。这包括：采用超纯石英玻璃以减少光导纤维中的杂质；尽量改善玻璃内部结构上的均匀性；采用长波长的激光进行传导，以提高光导纤维的传送效果。
光导纤维在现代科学技术中有重要应用，它是现代通信技术中的重要材料，在医学领域也有不俗表现。
相比于以往的普通电缆，光纤通信有着突出的优点。它的信息容量大得惊人，发丝粗细的光纤可通几万路电话或2000路电视。而且光纤通信用激光作载波，不受外界电磁场干扰，具有很高的稳定性和保密性。
光纤还是医生的得力助手。我们熟悉的内窥镜就是用光纤做的，有一种激光光纤药头内窥镜碎石系统，利用胃镜把带有微型炸药的光纤导管送入胃中，沿光纤通入激光引炸炸药，击碎结石，再用胃镜将结石取出，去除病患。如果通过细微的光纤用高强度的激光来切除人体病变部位，不用切开皮肤和切割肌肉组织，减少了痛苦，而且部位准确，手术的效果很好。