Στο κέντρο του καλωδίου υπάρχει οπτική ίνα, κατασκευασμένη από γυαλί κατάλληλο να μεταφέρει φωτεινή δέσμη συγκεκριμένου μήκους κύματος, με πολύ λίγες απώλειες.
Η οπτική ίνα περιβάλλεται από μια επίστρωση από υλικό με μικρότερο δείκτη διάθλασης από το υλικό της ίνας, που ονομάζεται cladding ή buffer. Το υλικό αυτό βοηθά στην συνεχή ανάκλαση της φωτεινής δέσμης, που θα πέσει μέσα στην οπτική ίνα, όταν η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη της οριακής, αφού σε διαφορετική περίπτωση θα είχαμε διάθλαση στην εξωτερική επίστρωση (cladding). Με αυτό τον τρόπο η οπτική ίνα εγκλωβίζει τη δέσμη του φωτός και την οδηγεί στην άκρη της. Την επίστρωση περιβάλλει μια δέσμη συνθετικών ινών, που προστατεύουν την οπτική ίνα από εξωτερικούς παράγοντες όπως τραβήγματα κ.λπ. που μπορούν να σπάσουν το γυαλί, που αποτελεί και τον πυρήνα της ίνας. Όλα τα παραπάνω περικλείονται σε εξωτερικό πλαστικό περίβλημα, όμοιο με αυτό των καλωδίων συστρεμμένων ζευγών. Η εκπομπή του οπτικού σήματος σε οπτική ίνα γίνεται από μια πηγή LED (Light Emitting Diode) ή LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) με μήκη κύματος του φωτός που ξέκαναν από 800nm και φτάνουν μέχρι και 1500nm.
Στις σύγχρονες καλωδιώσεις όπου οι αποστάσεις είναι μεγάλες αλλά και οι απαιτήσεις σε ρυθμούς μετάδοσης είναι επίσης μεγάλες, χρησιμοποιούνται οπτικές ίνες. αφού είναι η καλύτερη λύση στα μέσα μετάδοσης με μεγάλα πλεονεκτήματα, σε σχέση με τα άλλα μέσα. Μια οπτική ίνα μπορεί να καλύψει απόσταση 5km με ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 10 Gb/sec . Συνηθισμένες ταχύτητες μετάδοσης στις οπτικές ίνες είναι από 2 έως και 10 Gbps, ενώ έχουν αναπτυχθεί συστήματα οπτικών ινών έως και 50 Gbps. Σε περίπτωση πολυπλεξίας (με διαίρεση μήκους κύματος), οι ταχύτητες φθάνουν σε μερικά Tbps.
Οι οπτικές ίνες, δεν επηρεάζονται από ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, και έτσι συνιστάται η χρήση τους σε βιομηχανικό περιβάλλον και σε χώρους με υψηλό θόρυβο. Η εξασθένηση των σημάτων είναι μικρότερη από ότι στα άλλα μέσα, και έτσι οι αποστάσεις μεταξύ ενισχυτών ή άλλων ενεργών στοιχείων να είναι από μερικά μέχρι μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα, ανάλογα με τη τεχνική και το ρυθμό μετάδοσης. Η υποκλοπή ή η παρεμβολή πληροφορίας είναι πολύ δύσκολο να γίνει, με αποτέλεσμα οι οπτικές ίνες να συνιστούν και ένα πολύ ασφαλές μέσο μετάδοσης οπότε έχουν εφαρμογές σε στρατιωτικές εγκαταστάσεις. Το βάρος και ο όγκος τους είναι πολύ μικρότερος από τα αντίστοιχα μεγέθη των άλλων μέσων (έως και 1.000 φορές μικρότερο για τον ίδιο αριθμό καναλιών). Δεν είναι ευαίσθητες στην υγρασία, όπου τα χάλκινα καλώδια μπορεί να δημιουργήσουν βραχυκυκλώματα ενώ επειδή δεν μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα, έχουν εφαρμογές σε περιοχές υψηλού κίνδυνου εκρήξεων από σπινθήρες (όπως χώροι καυσίμων, εύφλεκτων αερίων κ.λπ.). Τα βασικό μειονέκτημα, που παρουσιάζουν οι οπτικές ίνες, είναι η δυσκολία υλοποίησης των συνδέσεων, αφού απαιτείται υψηλή προσαρμογή και ευθυγράμμιση της φωτεινής πηγής, για να μην υπάρχει διασπορά και απώλειες πράγμα που αντιμετωπίζεται όσο περνά ο καιρός και η τεχνολογία εξελίσσεται. Παρόλα αυτά, η χρήση τους προς το παρόν δεν έχει εξαπλωθεί αρκετά, λόγω του αυξημένου κόστους τους.