像機械鼠標壹樣，光電鼠標也有壹個連接到X軸和Y軸的膠體球。不同的是，光學鼠標不再有圓形的解碼輪，取而代之的是兩個帶光柵狹縫的光柵碼盤，並且增加了發光二極管和光敏芯片。當鼠標在桌面上移動時，滾球會帶動X、Y轉軸的兩個光柵碼盤轉動，X、Y發光二極管發出的光會照射在光柵碼盤上。由於光柵碼盤中存在光柵間隙，二極管發出的光可以在適當的時候通過光柵間隙直接照射到由兩個光敏芯片組成的探測頭上。如果接收到光信號，光敏芯片會產生“1”信號，如果沒有接收到光信號，則指定為“0”信號。接下來，這些信號被發送到壹個特殊的控制芯片，以產生相應的坐標偏移，並確定光標在屏幕上的位置。
借助這壹原理，光學鼠標在精度、可靠性和響應靈敏度上大大超越了原來的純機械鼠標，並保持了低成本的優勢。推出後迅速風靡市場，純機械鼠標很快被取代。可以說真正的鼠標時代是從光學鼠標開始的，到現在還沒有結束。市面上的低檔鼠標大部分都是這種類型。但光電鼠標也有其固有的缺陷:底部的小球不耐臟，使用壹段時間後，兩個轉軸上會布滿汙垢，影響光線的通過，出現移動不靈敏、光標遮擋等問題。因此，為了保持良好的性能，光學鼠標要求每隔壹段時間必須徹底清潔球和旋轉軸。在多塵的環境中，甚至要求每兩三天打掃壹次。
此外，隨著使用時間的延長，光電鼠標無法保持原有的良好工作狀態，其響應靈敏度和定位精度也會降低，耐用性也不盡如人意。
顧名思義，光電鼠標是光電和機械的結合體。它在機械鼠標的基礎上，將磨損最嚴重的接觸刷和解碼輪改為非接觸式LED光路元件。當球滾動時，X和Y方向的滾輪帶動碼盤轉動。碼盤兩側安裝有兩組發光二極管和光電晶體管。LED發出的光束有時照射在光電晶體管上，有時被阻擋，從而產生兩組相差90°的脈沖序列。脈沖的數量代表鼠標的位移，相位代表鼠標移動的方向。由於使用了非接觸部件，降低了磨損率，從而大大提高了鼠標的壽命，增加了鼠標的精準度。光學鼠標的外形和機械鼠標沒什麽區別，不打開鼠標外殼很難分辨。