Η αρχή λειτουργίας του γυαλιού βασίζεται κυρίως στη διάδοση και τη διάθλαση του φωτός. Όταν το φως χτυπά την επιφάνεια του γυαλιού, μέρος του φωτός θα αντικατοπτρίζεται, ενώ το άλλο μέρος θα περάσει από το γυαλί και θα διαδοθεί στην άλλη πλευρά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η επιφάνεια του γυαλιού έχει ανακλαστικές ιδιότητες και μέρος του φωτός θα αντικατοπτρίζεται σύμφωνα με το νόμο της αντανάκλασης. Το φως που διέρχεται από το γυαλί θα συναντήσει το φαινόμενο διάθλασης μέσα στο γυαλί. Δεδομένου ότι ο δείκτης διάθλασης του γυαλιού είναι μεγαλύτερος από αυτόν του αέρα, το φως θα λυγίσει στην κανονική κατεύθυνση του γυαλιού, προκαλώντας την αλλαγή του φωτός κατά τη διάδοση.
Η διαδικασία σύνθεσης και προετοιμασίας του γυαλιού έχουν σημαντική επίδραση στις οπτικές ιδιότητες. Το συνηθισμένο γυαλί αποτελείται κυρίως από πρώτες ύλες όπως διοξείδιο του πυριτίου (Sio₂), τέφρα σόδα (Na₂co₃) και ασβεστόλιθο (Caco₃). Αυτές οι πρώτες ύλες λιώνουν και αντιδρούν σε υψηλές θερμοκρασίες για να σχηματίσουν ένα ομοιόμορφο μίγμα υγρού. Καθώς η θερμοκρασία μειώνεται σταδιακά, το ιξώδες της υγρής ουσίας αυξάνεται και η κίνηση των ατόμων ή των μορίων καθίσταται όλο και πιο δύσκολη. Τέλος, στερεοποιείται απευθείας χωρίς να σχηματίζει κανονική κρυσταλλική δομή για να σχηματίσει ένα άμορφο στερεό, όπως το γυαλί.
Η μετάδοση του γυαλιού φωτός σχετίζεται με τη μοριακή δομή του υλικού του. Η μοριακή δομή του γυαλιού είναι διαταραγμένη και τα άτομα ή τα μόρια σε αυτό δεν είναι διατεταγμένα τακτικά. Αυτό καθιστά δυνατό το φως να είναι διαφανές χωρίς να είναι σημαντικά διάσπαρτα όταν διαδίδεται μέσα στο γυαλί. Επιπλέον, με τον έλεγχο των μεθόδων σύνθεσης και επεξεργασίας γυαλιού, μπορούν να παραχθούν γυαλί με συγκεκριμένες οπτικές ιδιότητες, όπως το γυαλί που μεταδίδει φως ενός συγκεκριμένου μήκους κύματος, έχει συγκεκριμένο δείκτη διάθλασης ή ιδιότητες διασποράς.
