Gęstość optyczna – pojęcie niejednoznaczne, cecha materiałów, związana z rodzajem ich oddziaływania z promieniowaniem elektromagnetycznym, głównie z zakresu widzialnego, w tym: zmianą prędkości światła (w ośrodkach o większej gęstości optycznej prędkość światła jest mniejsza), absorpcją kwantów o określonej wielkości (zob. spektrofotometria).
Gęstość optyczna jako zdolność zmniejszania prędkości światła thumb|240px|Ilustracja prawa załamania światła na granicy ośrodków o różnych gęstościach optycznych (współczynnik załamania n1 < n2) Prędkość światła w ośrodkach materialnych jest mniejsza od prędkości światła w próżni. W niektórych ośrodkach może osiągać wartości mniejsze od 0,2 mm/s.. Według mechaniki klasycznej spowolnienie jest spowodowane pobudzaniem drgań ładunków elektrycznych, które są zawarte w każdym ośrodku (elektrony, jądra atomów). Pobudzone ładunki wracają do stanu równowagi, co jest związane z emisją fali opóźnionej w stosunku do fali pobudzającej. W wyniku czego obserwuje się zmniejszenie prędkości fali elektromagnetycznej.