電磁波が有限な厚さの物質中を透過する際に吸収される程度を示す物理量で、変数 $\tau$で表すのが慣例。周波数$\nu$ ごとに定義することが多く、それを明示するために $\tau_\nu$ と書くことも多い。

特定の周波数 $\nu$ の電磁波が物質を透過する際に、その一部は物質によって吸収され弱くなる。これを１次近似し、物質の幾何学的厚さ当たりの係数としたものが吸収係数 $\kappa$ である。光学的厚さは、これを視線に沿って積分した量である。すなわち、

$$\tau=\int \kappa\ ds$$

である。ここで、$ds$ は光源から光の進路に沿って測った長さ。

光学的厚さが大きい場合を光学的に厚い、小さい場合を光学的に薄いと呼び、その境界として$\tau=1$を用いることが多い。

吸収係数の物理次元は長さの逆数[L^-1]なので、それを長さで積分した光学的厚さは無次元量である。