根据传输模式不同，可分为多模光纤和单模光纤。
光波实质上是电磁波，模的概念来源于电磁场理论，不同模式就是不同的电磁场分布。从几何光学的角度来理解光纤的传输模式，可以认为每一根以不同角度入射到光纤中的光射线都有其不同于其他光射线的模式。能够在光纤中传输的光射线，称为可传输模，沿着光纤轴向传输的模称为基模，其他模分别为一次模、二次模、高次模等。
当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在光纤中会以几十种甚至几百种模式传输。此时，允许光波以多个特定的角度射入端面作全反射传输，称此种光纤为具有多个模式的多模光纤。多模光纤纤芯为50～70μm，可传多种模式的光波；而单模光纤纤芯直径为5～10μm，仅允许一条光射线以平行于光纤轴线的形式传播。因此，在单模光纤中光波仅以一种模式（基模）进行传播，高次模全部被截止。
多模传输的模间色散较大限制了传输带宽和距离。因此，多模光纤传输的距离一般只有几公里。单模光纤只有一个基模传输，其模间色散很小，适用于远距离、宽带、大容量传输。