Este medio de comunicación utiliza la luz confinada en una fibra de vidrio para transmitir grandes cantidades de información en el orden de los gigabits por segundo. Debido a que el láser trabaja a frecuencias muy altas, entre el intervalo de la luz visible y la infrarroja, la fibra óptica es casi inmune a la interferencia y el ruido.

Para transmitir los haces de luz se utiliza una fuente de luz -como un LED (Light-Emitting Diode) o un diodo láser- y en la parte receptora se emplea un fotodiodo o fototransistor para detectar la luz emitida. También será necesario colocar un conversor de luz (óptico) a señales eléctricas al final de cada extremo.

La transmisión óptica involucra la modulación de una señal de luz usualmente apagando, encendiendo y variando la intensidad de la luz sobre una fibra muy estrecha de vidrio llamado núcleo: el diámetro de una fibra puede llegar a ser de una décima del diámetro de un cabello humano.

La otra capa concéntrica de vidrio que rodea el núcleo se llama revestimiento. Después de introducir la luz dentro del núcleo, esta es reflejada por el revestimiento, lo cual ocasiona que siga una trayectoria en zig-zag a través del núcleo

Las dos formas de transmitir sobre una fibra son conocidas como transmisión en modo simple y multimodo. En el modo simple (también llamado monomodo), se transmite un haz de luz por cada fibra y, dadas sus características de transmisión, es posible que el haz se propague a decenas de kilómetros. Por ello, este tipo de fibra es muy común en enlaces de larga distancia, como la interconexión de centrales telefónicas.

En una fibra multimodo, en cambio, más de un haz de luz puede ser transmitido. Esta versión se usa para distancias más cortas y sirve para interconectar LANs entre edificios, campus, etc.

La tecnología de la fibra óptica ha avanzado muy rápidamente; tanto, que hoy en día es posible incrementar la capacidad de una fibra y aumentar la distancia de propagación. Por ejemplo, los amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFA, por Erbium-doped Fiber Amplifiers) son repetidores/amplificadores que dopan a la fibra con el metal erbio a intervalos de 50 a 100 kilómetros.

La introducción de los EDFA ha hecho posible que los sistemas de fibra óptica actuales operen a 10 Gbps.
También abrieron el camino para la multicanalización por división de longitud de onda (WDM, por Wavelength Oivision Multiplexing), que es el proceso de dividir el espectro de la fibra óptica en un número de longitudes de onda sin traslaparse una con la otra.
Cada longitud de onda es capaz de soportar un canal de comunicaciones de alta velocidad.

Otra tecnología innovadora en las fibras ópticas es el DWDM (WDM Denso), que soporta más de 16 longitudes de onda; por ejemplo, los sistemas.OC-48 (Optical Carrier, 2.5 Gbps) pueden soportar entre 60 y160 longitudes de onda y aún existen sistemas que soportan más de 320 longitudes de onda, lo que equivale a 320 canales de alta velocidad por fibra.

Por el momento Bell Labs está trabajando para que en un futuro cercano, se puedan transmitir más de 15,000 longitudes de onda por fibra con la tecnología "Chirped-pulse WDM", con la cual las fibras ópticas tendrán una capacidad inimaginable.

Los cables de fibra óptica submarina son otro ejemplo de la gran capacidad que existe en este medio. El primer cable submarino con fibra óptica (el TAT-8) fue puesto en servicio en 1988 y utilizaba tres pares de fibra con repetidores espaciados cada 65 millas.

Su capacidad es de 40,000 circuitos de voz bidireccionales. En el 2001, fue instalado otro cable trasatlántico: el AC-2, que ofrece una capacidad de 10 Gbps en 32 longitudes de onda sobre 8 pares de fibra para un total de 2.5 Terabits por segundo utilizando WDM.

La fibra óptica como medio de transmisión en el área de las telecomunicaciones ha demostrado su potencialidad al cursar por éstas casi todo el tráfico de voz y datos del mundo, así como el de Internet. Pero también en el campo de la medicina la fibra óptica tiene un uso muy vasto: la laparoscopía, colposcopía y endoscopía son sólo unos ejemplos.