光學變焦是通過改變鏡頭、物體和焦點的位置來實現的。像平面在水平方向移動時，如下圖，視野和焦距會發生變化，更遠的景物會變得更清晰，讓人感覺物體在前進。
顯然，有兩種方法可以改變視角。壹個是改變鏡頭的焦距。在攝影中，這就是光學變焦。通過改變透鏡的相對位置來改變變焦透鏡的焦距。另壹種是改變成像平面的大小，即成像平面的對角線長度。在現在的數碼攝影中，這叫做數碼變焦。其實數碼變焦並不是改變鏡頭的焦距，而是通過改變成像平面的對角來改變視角，從而產生與鏡頭焦距變化“等效”的效果。
所以我們可以看到，壹些鏡頭較長的數碼相機，內部鏡頭和感光體的移動空間更大，所以變焦倍數也更大。我們看到市面上的壹些超薄數碼相機壹般沒有光學變焦功能，因為機身裏的根部不允許移動感光器件，而索尼F828、富士S7000等“長鏡頭”的數碼相機，光學變焦功能高達5、6倍。
現在數碼相機的光學變焦倍數大多在2-5倍之間，可以把10米以外的物體拉近到5-3米；還有壹些數碼相機的光學變焦效果是10倍。家用攝錄機的光學變焦倍數為10 ~22倍，能清晰拍攝70米外的東西。使用放大鏡可以增加攝像機的光學變焦系數。如果光學變焦因子不夠，我們可以在鏡頭前加壹個變焦鏡頭。計算方法如下:在4倍光學變焦的數碼相機上套壹個2倍變焦鏡頭，那麽這個數碼相機的光學變焦倍數就由原來的1，2，3，4倍變為2，4，6倍和8倍，即由變焦鏡頭的倍數和光學變焦倍數相乘得到。