简单的光学薄膜模型是表面光滑、各向同性的均匀介质膜层。在这种情况下，可以用光的干涉理论来研究光学薄膜的光学性质。当一束单色光平面波入射到光学薄膜上时，在它的两个表面上发生多次反射和折射，反射光和折射光的方向有反射定律和折射定律给出，反射光合折射光的振幅大小则有菲涅尔公式确定。

光学薄膜根据其用途分类、特性与应用可分为：反射膜、增透膜/减反射膜、滤光片、偏光片/偏光膜、补偿膜/相位差板、配向膜、扩散膜/片、增亮膜/棱镜片/聚光片、遮光膜/黑白胶等。相关衍生的种类有光学级保护膜、窗膜等。

主要的光学薄膜器件包括反射膜、减反射膜、偏振膜、干涉滤光片和分光镜等等，它们在国民经济和防建设中得到广泛的应用，获得了科学技术工作者的日益重视。例如采用减反射膜后可使复杂的光学镜头的光通量损失成十倍的减小；采用高反射膜比的反射镜可使激光器的输出功率成倍提高；利用光学薄膜可提高硅电池的效率和稳定性。

光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。

光学薄膜在我们的生活中无处不在，从精密及光学设备、显示器设备到日常生活中的光学薄膜应用;比方说，平时戴的眼镜、数码相机、各式家电用品，或者是钱上的防伪技术，皆能被称之为光学薄膜技术应用之延伸。倘若没有光学薄膜技术作为发展基础，近代光电、通讯或是镭射技术将无法有所进展，这也显示出光学薄膜技术研究发展的重要性。