اگر در یک راهروی بزرگ و مستقیم چراغ قوه ای را روشن نماییم، با توجه به عدم وجود پیچ‌وخم در راهرو، محدوده موردنظر روشن میشود ولی اگر راهروی فوق دارای پیچ‌وخم باشد، در این حالت باید از یک آینه در محل پیچ راهرو استفاده کرد تا منجر به انعکاس نور در راهرو شود. درصورتی‌که راهروی فوق دارای پیچ‌های زیادی باشد، در چنین حالتی لازم است تا از آینه‌های متعددی در محل هر پیچ استفاده شود. بدین ترتیب نور تابانده شده توسط چراغ قوه از نقطه‌ای به نقطه دیگر حرکت کرده و طول مسیر راهرو را روشن خواهد کرد. عملیات فوق مشابه آن چیزی است که در فیبر نوری صورت می‌پذیرد.
نور در فیبر از طریق هسته (مشابه راهرو) توسط جهش‌های پیوسته با توجه به سطح آبکاری شده دیواره‌ها یا غلاف (مشابه آینه‌های قرار داده شده در محل پیچ‌ها) حرکت می‌کند و چون غلاف دارای ضریب شکست بیشتری از هسته است نور از هسته وارد غلاف نمی‌شود و در امتداد فیبر انتشار می‌یابد که به پدیده بازتاب کلی معروف است.
این پدیده اساسی‌ترین پدیده برای هدایت نور درون فیبرهای هسته جامد است که در قرن نوزدهم شناخته شد و بر این اساس فیبر شیشه‌ای بدون غلاف در سال 1920 ساخته شد. سپس محققان توانستند در سال 1950 فیبر نوری را تولید کنند که از هسته و غلاف ساخته شد. در آن زمان تلفات فیبر بیش از dB/km 1000 بود که با این مقدار زیاد تلفات فیبر بستر مناسبی برای ارسال سیگنال‌های نوری نبود و تلاش‌ها برای کاهش تلفات فیبر ادامه یافت و با رشد فنّاوری ساخت، در سال 1970 این تلفات به کمتر از dB/km 10 رسید و در سال 1979 محققان فیبر نوری با تلفات dB/km 0/2 در طول‌موج 1/55 میکرومتر ارائه دادند تا تحولی عظیم در این حوزه ایجاد شود و برای انتقال مخابراتی با ظرفیت انتقال بالا و تلفات نسبتاً پایین بستری جدید ایجاد شود.
در ساده‌ترین ساختار یک فیبر نوری از یک هسته شیشه‌ای (هسته) مرکزی محصور شده توسط شیشه دیگری (غلاف) تشکیل‌شده است. ضریب شکست هسته n1 و ضریب شکست غلاف n2 است که n1> n2 است. البته n1 کمی بیشتر از n2 است. این دسته از فیبرها به‌عنوان فیبرهایی با ضریب شکست پله‌ای نامیده می‌شوند. البته دسته دیگری از فیبرها وجود دارند که ضریب شکست آن‌ها از مرکز هسته به سمت غلاف به‌طور تدریجی کاهش می‌یابد که آن‌ها را فیبر نوری با ضریب شکست تدریجی می‌نامیم.
فیبر نوری با ترکیب با عناصر کمیاب برای ساخت تقویت‌کننده‌های نوری مورد استفاده قرار گرفت. گرچه تقویت‌کننده‌های فیبری در اوایل سال 1964 ساخته شدند. اما تنها در سال 1987 بود که روند تکاملی آن‌ها سرعت گرفت و تقویت‌کننده فیبری با دوپینگ ایربیوم بیشترین توجه را جلب خود کرد زیرا در طول‌موج نزدیک به 1/55 میکرومتر کار می‌کند و می‌تواند به‌عنوان جبران‌کننده تلفات در سامانه‌های نوری مبتنی بر فیبر مورد استفاده قرار گیرد.
ورود فیبر نوری به عرصه شبکه مخابراتی به پیاده‌سازی بسترهای قوی و پایدار در این شبکه‌ها کمک شایانی کرد و با استفاده از فیبر نوری زیرساخت‌های ارتباطی محلی و شهری توانستند با کیفیت و سرعت بالاتر با یکدیگر و همچنین با زیرساخت‌های منطقه‌ای و جهانی تبادل اطلاعات نمایند.
فیبر نوری در موارد مختلفی مانند شبکه‌های تلفن شهری و بین‌شهری، اینترنت و شبکه‌های کامپیوتری استفاده میشود. با استفاده از آخرین فناوری‌های انتقال نوری، زیرساخت لازم برای تمام کاربردهای الکترونیکی از قبیل تجارت الکترونیکی، دولت الکترونیکی و بانکداری الکترونیکی فراهم میشود و ارائه خدمات ارتباطی ارزان، پرسرعت، ایمن و با کیفیت عالی به همه اقشار امکان‌پذیر میشود. علاوه بر آن امروزه با پیشرفت فنّاوری اكثر مكالمات تلفنی، ارسال و دریافت دورنگار، ارسال اطلاعات از طریق پست الكترونیكی بین نقاط جغرافیایی مختلف توسط فیبر نوری در حال انجام است.
همان‌طور که بیان شد فیبر نوری یکی از محیط‌های انتقال داده با سرعت بالا است که برای انتقال اطلاعات در مسافت‌های طولانی استفاده میشود. فیبر نوری به دلیل ویژگی‌های خاصی مانند غیرالکتریکی بودن، کوچکی اندازه، وزن و ظرفیت بالای انتقال اطلاعات، کاربردهای ویژه و منحصربه‌فردی پیدا کرده است. از فیبر نوری به‌طور عمده به دو روش استفاده میشود، نخست به‌عنوان موج‌بر مخابراتی و دیگری کاربرد فیبر نوری در حس‌گرهای اثرات محیطی از قبیل حس‌گرهای فشار، لرزش ، دما، جابجایی، چرخش و نظایر آن است. حس‌گرهای فیبر نوری، پایه و اساس سامانه‌های هوشمند فیبر نوری هستند. این نوع حس‌گرها در مقایسه با حس‌گرهای الکترونیکی از مزایای مهمی ازجمله، ایمنی نسبت به تداخل فرکانس‌های رادیویی (RFI) و تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، راحتی نصب ، دقت بالا در انتقال سیگنال‌ها و اثرات محیطی، ابعاد کوچک و قیمت نسبتاً ناچیز برخوردار هستند.
فیبرهای نوری در مقایسه با سیم‌های مسی دارای مزایا و معایبی هستند که مزایای آن‌ها شامل وزن کمتر و ابعاد کوچک‌تر، ظرفیت انتقال بیشتر به‌دلیل پهنای باند بسیار زیاد، تضعیف کمتر، عدم تداخل امواج الکترومغناطیسی، عدم اشتعال‌زایی، امنیت انتقال اطلاعات بالاتر و قیمت کمتر هستند و معایب و محدودیت‌های آن‌ها شامل ضرورت دقت کامل در هنگام کابل‌کشی، امکان شکستن در صورت گذشتن زاویه فیبر از یک حد معین، محدود بودن میزان کشش برای فیبرهای با ظرفیت مختلف است.