凸透鏡成像原理是：物體放在焦點之外，在凸透鏡另一側成倒立的實像，實像有縮小、等大、放大三種。物距越小，像距越大，實像越大。在2倍焦距上時會成等大倒立的實像。物體放在焦點之內，在凸透鏡同側成正立放大的虛像。物距越大，像距越大，虛像越大。在焦點上不會成像。
將平行光線(如陽光)平行於主光軸(凸透鏡兩個球面的球心的連線稱為此透鏡的主光軸)射入凸透鏡，光在透鏡的兩面經過兩次折射後，集中在軸上的一點，此點叫做凸透鏡的焦點(記號為F)，凸透鏡在鏡的兩側各有一實焦點，如為薄透鏡時，此兩焦點至透鏡中心的距離大致相等。凸透鏡之焦距是指焦點到透鏡中心的距離，通常以f表示。凸透鏡球面半徑越小，焦距越短。
平面鏡、凸面鏡和凹透鏡所成的三種虛像，都是正立的;而凹面鏡和凸透鏡所成的實像，以及小孔成像中所成的實像，無一例外都是倒立的。當然，凹面鏡和凸透鏡也可以成虛像，而它們所成的兩種虛像，同樣是正立的狀態。
在光學中，由實際光線匯聚成的像，稱為實像，能用光屏承接；反之，則稱為虛像，只能由眼睛感覺。相對原物體而言，實像都是倒立的，而虛像都是正立的。
