전파하는 빛을 광선의 집합으로 보고 빛의 전파, 상의 형성 등을 기하학적으로 논하는 광학의 한 부문. 빛이 갖고 있는 파(波)와 입자로서의 성질은 모두 고려하지 않는다. 기하광학은 광선의 세 가지 성질을 근거로 하는데 광선의 성질은 모두 독립적이며, 같은 매질 안에서는 직진하고, 다른 매질의 경계면에서는 반사 및 굴절의 법칙에 따라 방향을 바꾼다는 것이다. 즉 빛의 간섭, 회절 등의 파동성을 고려하지 않고 빛의 굴절과 반사현상에 기초를 둔 광학이다. 근시적으로 취급되기 때문에 그늘에 가까운 부분이나 상의 미세한 부분을 살필 때는 성립되지 않으나 대다수의 광학기계나 기상광학적인 현상에서는 정확한 결과를 얻을 수 있다. 현미경 · 망원경 등 광학기계의 설계에 중요한 학문이다.