光学仪器可以是处理光波以增强图像的观赏；或是分析光波（或光子），已确定若干或某一种特征与属性。

1858年在英国实验室工作的一些光学设备插图。

最早出现的光学仪器是用于放大远距离图像的望远镜，和用于放大非常微小影像的显微镜。自伽利略和虎克以来，这些仪器已经大为改进，并扩展到电磁频谱的其它部分。双筒望远镜的设备是可以调整，并能让两眼同时观看的精密仪器。照相机可以被认为是一种光学仪器，例如，针孔相机和暗箱是最简单的这种设备。

另一类光学仪器用于分析光或光学材料的特性。它们包括：

折射计：测量各种材料的折射率，是恩斯特·阿贝发明的。

光谱仪或单色仪：用于生成或测量光学光谱的一部分，常用在化学或材料分析。

自准直仪：用于测量角挠度。

屈度计：用于确定镜片，例如眼镜、隐形眼镜、和放大镜等，的折射率。

DNA排序器也可以视为光学仪器。因为它们分析特定核苷酸DNA链发射的光强度和"颜色"。

表面电浆共振仪：使用折射来测量和分析生物分子之间的相互作用。