Sự truyền ánh sáng trong sợi quang tương tự như nước chảy qua ống cao su. Một chùm ánh sáng đi vào một đầu của sợi và ngay cả khi sợi bị uốn cong, ánh sáng vẫn truyền dọc theo ống và thoát ra từ đầu kia.
Ánh sáng thường được cho là truyền theo đường thẳng, vậy làm thế nào nó có thể uốn cong linh hoạt như vậy ở đây? Điều này đòi hỏi phải thảo luận về sự phản xạ và khúc xạ. Khi ánh sáng truyền trong một môi trường, nó truyền theo đường thẳng; tuy nhiên, tại mặt phân cách giữa hai môi trường, chẳng hạn như khi ánh sáng truyền từ nước lên bề mặt, xảy ra hiện tượng phản xạ và khúc xạ. Sự phản xạ làm cho ánh sáng đổi hướng và tiếp tục hành trình trong nước, trong khi khúc xạ làm cho ánh sáng lệch một góc nhất định và đi vào không khí. Sự phân bố ánh sáng phụ thuộc vào góc giữa nguồn sáng và mặt nước; góc càng nhỏ thì tỷ lệ ánh sáng phản xạ càng lớn. Khi góc này nhỏ hơn một giá trị nhất định, toàn bộ ánh sáng sẽ bị giữ lại trong nước và không thể đi vào không khí, dẫn đến hiện tượng phản xạ toàn phần. Phản xạ toàn phần chỉ xảy ra khi ánh sáng truyền từ môi trường có chiết suất cao hơn sang môi trường có chiết suất nhỏ hơn.
