红外光学系统的特点表现为：①必须具有足够大的通光口径和相对口径，以收集更多的红外辐射；②工作波段宽，与可见光相比，像差校正困难；③选用高红外透射的材料，或者尽可能采用反射式系统；④接收器为红外探测器，光学系统的性能和像质应与探测器匹配的灵敏度、信噪比作为评判依据。

一般红外光学系统应包括用于收集辐射能的主光学、汇聚辐射能的后光学，有时还包括用于定标和消相旋等的辅助光学组成。

常用于红外光学系统的主光学以有卡塞格林（Cassegrain）、格利高里（Gregorian）、牛顿（Newton）等双反射式系统和三反射的全反射式系统，以及施密特（Schmidt）、曼金（Mangin）、马克苏托夫（Makesutov）等折反射式系统。在一般光学技术中常用的折射式光学系统，因能透红外的材料较少，仅有的几种材料也很难获得大的口径，折射式光学系统一般只用于中小孔径场合，在航天红外光学系统中只用于后光路。

红外光学系统中处于主光学系统之后，用于分色实现探测器合理分布，以提高信噪比等光学性能为目的而设置的各种光学元件组成部分。它包括分色片、折叠镜、汇聚透镜、滤光片、场镜、光锥等。

在主光学系统之后为实施不同辅助功能的光学系统。如在航天红外遥感中，常用于消除由前置45°旋转扫描反射镜产生像旋的K镜；用于补偿主光学系统产生偏振的消偏振片；用于仪器星上定标的辅助可见、红外定标光学系统等。