与射频系统相比，光电跟踪系统工作于红外或可见光波段，工作波长较短，具有角分辨率高的优点，同时具有被动探测隐蔽性好、不受电磁干扰影响、探测隐身目标能力强等特点，是作战飞机提高夜视夜战能力和完成精确打击的重要装备。根据针对目标的不同，分为对面（水面、地面）探测光电跟踪系统和对空探测光电跟踪系统。

光电跟踪系统通常由红外成像传感器或（和）可见光成像传感器、激光测距/照射器、扫描平台、处理器等组成。扫描平台受飞行员控制或自动对外界空间扫描，成像传感器对外界景物成像，显示在飞机座舱的显示器上，飞行员发现感兴趣的目标或系统通过自动目标识别发现目标（对空探测光电跟踪系统通常不直接显示景物图像，而是完成目标信息处理后，显示目标点迹），飞行员确认后转入对目标的精确跟踪，稳定跟踪后，可启动激光测距器测量目标距离，向任务系统上报目标方位、俯仰、距离信息，任务系统完成火控攻击解算。当对面目标攻击时，满足攻击条件后，光电跟踪系统通常还需要启动激光照射器对目标进行激光照射，引导精确制导武器攻击目标。扫描平台通常配备有惯性组件，用于隔离平台扰动，形成稳定平台，使成像清晰、稳定。

根据用途和安装方式的不同，光电跟踪系统综合、集成方式及结构形式会有很大的不同，通常有吊舱式、转塔式、内埋式等。根据稳定方式不同，可分为平台稳定式和反射镜稳定式。根据用途和习惯不同，对应设备名称有时也称为光电雷达、红外搜索跟踪系统、光电瞄准吊舱、光电搜索瞄准装置、光电跟踪瞄准装置和光电侦察瞄准装置等。