光学性能评价指标主要包含波前像差、点扩散函数（point spread function，PSF）、调制传递函数（modulation transfer function，MTF）。当光学元件表面存在瑕疵，光学元件对光波的调制就会偏离理想状态，实际波前就会偏离理想波前进而造成像误差。实际应用中，只要波前像差不超过1/4波长，即认为成像质量是可以接受的。

光学系统对于脉冲激励的响应函数即PSF，由光学元件加工误差引入的像差会导致PSF呈弥散状。据光学系统成像原理，光学成像即目标函数与PSF的卷积运算，PSF的大小会影响最终成像的重叠区域大小进而影响成像清晰程度，PSF越小成像质量越好。

光学传递函数（optical transfer function，OTF）从频域角度分析了光学系统的成像原理，一般表现为复数形式，其实部即MTF。MTF表示了光学系统对于不同光学频率分量幅度的调制作用或对比度的变化。在截止频率范围内，MTF曲线所围面积越大，即光学系统传递的光学信息越多，成像质量也就越好，多用于镜头、胶片性能分析及照相系统的设计。

除用于评价光学元件光学性能之外，光学性能评价在医学、天文学、波前传感、信息光学等领域的基础和应用研究等方面也具有一定的价值。