實際光學系統所成的像與理想光學系統所成像之間的偏差。分單色像差和色像差兩類。初級像差理論中前者又可分為球差、彗差、像散、像面彎曲和畸變5種。球差、彗差和像散破壞瞭出射光束的同心性。像面彎曲造成像平面上的像點變成一彌散斑。畸變破壞瞭像與物的相似性。這些像差均是由於非近軸光線參與成像的結果。上述5種單色像差在一個實際光學系統中往往可同時存在。
共軸球面系統在近軸條件下可視為理想光學系統，此即高斯光學所要討論的無單色像差成像。。實際光學系統中參與成像的光線並非都是近軸光線，對近軸理論必須修正，初級像差理論是對近軸成像理論的最低程度的修正，其成像偏差的公式中包括的各項分別由5個系數決定，稱塞德耳系數。這5個系數分別與上述5種單色像差相對應，故初級像差亦稱塞德耳像差。高級像差理論是對初級像差理論的進一步修正。
處理像差問題一是嚴格按幾何光學定律進行計算，所得像差稱為幾何像差，上述各種像差均屬此類。另一是從波動理論出發，考慮出射光相對入射光的波面畸變，稱為波像差。波像差不僅包含瞭幾何像差，還包括瞭由衍射效應造成的成像偏差。
除單色像差外，因元件材料的折射率與波長有關，用白光或復色光時還會產生色像差。
像差的存在會嚴重影響成像儀器的像質，光學設計中必須加以消除或部分消除。采用非球面設計消除像差已日益普遍。在天文望遠鏡中，為提高光通量和分辨本領，常采用大孔徑的反射式物鏡，反射面一般為旋轉拋物面。裝置中也常使用旋轉橢球面和雙曲面。這些曲面的兩個焦點是一對無像差的共軛點，稱齊明點(或等光程點、不暈點)，拋物反射面的一個焦點與天文望遠鏡的觀察對象同在無窮遠處，因而在另一個焦點處可得到無像差的像。反射式物鏡也不存在色差。