光學系統（optical system）是指由透鏡、反射鏡、棱鏡和光闌等多種光學元件按一定次序組合成的系統。通常用來成像或做光學信息處 理。曲率中心在同一直線上的兩個或兩個以上折射（或反射）球面組成的光學系統稱為共軸球面系統，曲率中心所在的那條直線稱為光軸。
一個光學系統除了要考慮高斯光學的有關問題，諸如物像共軛位置、放大率、轉像和轉折光路等以外，還需考慮成像范圍的大小、成像光束孔徑角的大小、成像波段的寬窄以及像的清晰度和照度等一系列問題。滿足一系列要求的實際光學系統往往不是幾個透鏡的簡單組合，而由一系列透鏡、曲面反射鏡、平面鏡、反射棱鏡和分劃板等多種光學零件組成，并且要通過合理設置光闌、精細校正像差和恰當確定光學零件的橫向尺寸等手段才能得到合乎需要的高質量系統。