О́птика то́нких слоев — раздел оптики, в котором изучается прохождение света через один или последовательно через несколько слоев слабо поглощающего вещества, толщина которых соизмерима с длиной световой волны.
Специфика оптики тонких слоев заключается в том, что в ней определяющую роль играет интерференция света между частично отражаемыми на верхних и нижних границах слоев световыми волнами. В результате интерференции происходит усиление или ослабление проходящего или отражаемого света, причем этот эффект зависит от вносимой оптической толщиной слоев разности хода лучей, длины волны (или набора длин волн) света, угла его падения. Тонкие слои могут быть образованы на массивной подложке из стекла, кварца или другой оптической среды с помощью термического испарения вещества и его осаждения на поверхность подложки, химического осаждения, катодного распыления или химических реакций материала подложки с выбранным веществом. Оптика тонких слоевлежит в основе оптических устройств, измерительных приборов, спектральных приборов высокой разрешающей способности. Светочувствительные слои фотокатодов и болометров по большей части представляют собой тонкослойные покрытия, эффективность которых существенно зависит от их оптических свойств.
Оптика тонких слоев применяется в лазерах и усилителях света (например, при изготовлении интерферометров Фабри-Перо), при создании дихроичных зеркал, используемых в цветном телевидении, в интерференционной микроскопии.