共轴光学系统是指 具有公共轴线并通过系统各表面曲率中心的光学系统。在这个系统中，所有界面的中心都位于同一直线上，这条直线被称为光轴。共轴光学系统可以是折射或反射系统，由两个或两个以上的折射（或反射）球面组成，这些球面的曲率中心都位于光轴上。
共轴光学系统的主要特点包括：
物空间和像空间：
物体所在的空间称为物空间，而像所在的空间称为像空间。
主光轴：
曲率中心所在的那条直线称为该光学系统的主光轴。对于单个折射球面或球面反射镜，主光轴是连接球面顶点（球面受光部分的中点）与其曲率中心的直线。
同心光束：
由一定关系的光线组成的光束，其中各光线（或其延长线）均交于同一点，这种光束称为同心光束。入射的同心光束经过理想光学系统后，出射光束也必定是同心光束。
共轭点、共轭线和共轭面：
物方一个点（物点）对应像方一个点（像点），这两点称为共轭点。物方每条直线对应像方的一条直线，称为共轭线；物方每个平面对应像方的一个平面，称为共轭面。主光轴上任一点的共轭点仍在主光轴上，任何垂直于主光轴的平面，其共轭面仍与主光轴垂直。
共轴光学系统在理想情况下可以产生清晰的、与物貌完全相似的像。然而，实际中的光学系统由于各种因素（如制造误差、材料特性等）通常无法达到理想状态。尽管如此，共轴光学系统在许多应用中仍然非常重要，例如摄影测量、天文观测、医疗设备等领域。
建议在设计和分析光学系统时，尽量采用共轴光学系统，以利用其对称性和简化光路计算的优势。