Na použití optických vláken jsou četné. V lékařství, optická vlákna umožňují lékařům vypadat a pracovat uvnitř těla přes drobné řezy, aniž by museli operovat. Jsou určeny pro endoscopesinstruments pro prohlížení interiér dutých orgánů v těle. Většina endoskopy mají dvě sady vláken: vnějšího kroužku nesouvislého vlákna, která dodává světlo, a vnitřní koherentní balík, který přenáší obraz. Endoskopy mohou být navrženy tak, aby podívat do konkrétních oblastí. Například lékaři používají artroskopu zkoumat kolena, ramena, a jiných spojů. U některých modelů, třetí sadu vláken vysílá laserový paprsek, který se používá k zastavení krvácení nebo shořet nemocnou tkáň. Tělesné teploty může být měřena za použití optického vlákna. Mohou být také použity pro vložení do krevních cév, čímž se získá rychlou, přesnou analýzu chemického složení krve.
ve vědeckém výzkumu a v oblasti výroby, zařízení s optickými vlákny nést světlo do a z prostředí s nebezpečím výbuchu, vakuových komor, a omezuje prostory uvnitř stroje. Některé nástroje používají optických vláken cívky jako snímacího zařízení; změny v vlákno vyrobené změnami tlaku, teploty, nebo nějaké jiné podmínky způsobit měřitelnou změnu vlastností světla procházejícího vlákna. Optická vlákna se používají pro měření teploty, tlaku, zrychlení, a napětí v průmyslu.
Vláknové optické komunikační systémy mají řadu výhod, které je činí účinnější než systémy, které používají tradiční měděná vedení. Mají mnohem větší informační zatížitelnost, nevadí elektrickým rušením, a vyžadují méně zesilovače než měď-kabelových systémů. Jako součást komunikačního systému, optické vlákno přenáší informace v podobě světelných signálů obvykle jako záblesky světla. Signály jsou vytvořený malým polovodičového laseru nebo diod vyzařujících světlo (LED) na jednom konci vlákna, a detekováno světlocitlivé zařízení na druhém konci. Kabel s optickým vláknem může přenášet mnohem více informací, než elektrického kabelu o stejné velikosti. Hlavní aplikace optických vláken kabelu při propojení telefonních ústředen kanceláře. Mnoho komunikační společnosti nainstalovali velké sítě optických kabelů napříč kontinenty a pod oceánů, aby poskytly informace na celém světě.
První studie vláknové optiky byly vyrobeny v pozdních 1800s,
