El eje óptico (o eje del objetivo) es una línea imaginaria que une el centro geométrico del sistema de lentes con el centro del sensor o la película. En un objetivo compuesto (varios elementos), el eje permanece recto a lo largo de todo el recorrido de la luz.
La luz entra en el primer elemento paralela al eje y lo atraviesa manteniendo un ángulo de 90° respecto a las superficies esféricas centradas en ese eje. Por tanto, el eje es perpendicular a cada superficie lenticular en su vértice.
La posición del eje respecto al sujeto determina el punto de vista y la perspectiva de la imagen. La cámara debe colocarse de modo que el eje coincida con el centro geométrico del encuadre deseado; cualquier desplazamiento introduce distorsiones de perspectiva (líneas convergentes, etc.).