Os cabos de fibra óptica utilizam o fenômeno da refração interna total para transmitir feixes de luz a longas distâncias. Um núcleo de vidro muito fino, feito de sílica com alto grau de pureza é envolvido por uma camada (também de sílica) com índice de refração mais baixo, chamada de cladding, o que faz com que a luz transmitida pelo núcleo de fibra seja refletida pelas paredes internas do cabo. Com isso, apesar de ser transparente, a fibra é capaz de conduzir a luz por longas distâncias, com um índice de perda muito pequeno.
Como os fios de fibra são muito finos, é possível incluir um grande volume deles em um cabo de tamanho modesto, o que é uma grande vantagem sobre os fios de cobre. Como a capacidade de transmissão de cada fio de fibra é bem maior que a de cada fio de cobre e eles precisam de um volume muito menor de circuitos de apoio, como repetidores, usar fibra em links de longa distância acaba saindo mais barato. Outra vantagem é que os cabos de fibra são imunes a interferência eletromagnética, já que transmitem luz e não sinais elétricos, o que permite que sejam usados mesmo em ambientes onde o uso de fios de cobre é problemático.
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