反射型光纖又稱階躍折射率光纖。
如下圖所示，一根纖維由兩種均勻介質組成，內部叫作芯線，外部包住芯線的叫作包層。它們的折射率分別為n1和n2，且n1>n2。
傳輸光時在芯線內進行，光從芯線內射到包層的交界面上，入射角大于臨界面角θc=arcsin(n2/n1)發生全反射。這樣光就被限制在芯線內沿折線向前傳播。包層的作用是減少損失和保護芯線。因為光在全反射時在界面外雖沒有折射波，但有一層貼著界面的隱失波（又稱衰逝波或指數衰減波），如果沒有包層隱失波會被界面上和附近的微粒所散射，造成光的能量損失。
要使光在光纖內傳播，必須保證光在芯線和包層的交界面上發生全反射。光射到交界面上的入射角φ1必須大于臨界角θc。根據折射定律，這就要求光進入光纖的端面時，入射角θ0應小于θM=arcsin(n12－n22)1/2。通常把 (n12－n22)1/2=N.A. 叫作光纖的數值孔徑。數值孔徑越大，能夠進入光纖并被傳輸的光就越多。
當N.A.=1時，θM=90°，這時以任何角度入射到光纖端面上的光，都能進入光纖被傳輸。光纖的數值孔徑僅由芯線和包層的折射率n1和n2決定，而與光纖的尺寸無關。因此，選用適當的n1和n2值，可制成數值孔徑較大而半徑又很小的光纖，這樣的光纖既便于光的輸入，又柔軟易于彎曲。
折射型光纖又稱變折射率光纖或梯度折射率光纖，它的折射率在軸線上最大，離軸線越遠就越小。根據折射定律，光從折射率較大的介質進入折射率較小的介質時，光會偏離交界面的法線；反之，光從折射率較小的介質進入折射率較大的介質時，光會靠近交界面的法線。因此，光進入折射型光纖后，所走的路徑便是一條周期性曲線。光到軸線的最大距離Rs相當于反射型光纖中芯線的半徑，光在該處被全反射回來。但由于光不到達邊界，因此就沒有全反射損耗。
折射率滿足一定的條件，折射型光纖可使光線聚焦。發出的光前進一段距離后，又會聚于一點，這種光纖稱為自聚焦光纖。它可用來成像。