荧光物质可以吸收特定波长范围内的光（或者在某些场的辐射下）, 使自身被激发, 随之向各个方向发射出荧光。由于光纤的波导束缚限制，所以在光纤的端面方向光纤一般表现最强。

荧光物质接受一定短波长的高能光子（如紫外线、核辐射）后，产生的受激峰值波长与辐射峰值波长不同，这种现象称为斯托克斯频移，通常将不可见短波长辐射转化为可见光输出，因此可用于某些特定的场的监测，例如紫外线、核辐射等。

另外受激产生的荧光的持续性取决于激发状态的寿命。这种持续性的衰减通常是按指数方式衰减（衰减的时间常数称为荧光寿命或荧光衰落时间）的，且这个衰减时间和环境有关，例如温度的不同，荧光寿命不同，故可用于只能一根光纤插入的障碍物内部温度的测量等。根据掺杂不同，荧光光纤可发出各种颜色的光，可用于瞄准器准星、工艺品、装饰品、广告牌等。