Princíp je podobný, ako pri stabilizácii mechanickej, s tým rozdielom, že sa pohyb neodohráva na senzore, ale pohybom šošoviek v objektíve. Tým pádom sa na senzor dostane už pokojný obraz, ktorý môžeme vidieť v hľadáčiku.
Veľakrát je pri zlom osvetlení potrebné nastaviť dlhšie expozičné časy, aby snímky neboli príliš tmavé. To však so sebou prináša riziko rozmazaných snímok, pretože bez statívu nemožno fotoaparát udržať v úplnom pokoji. Stabilizátor obrazu ale kompenzuje práve chvenie rúk fotografa, takže aj pri dlhších expozičných časoch (napr. 1/30 s) sú snímky stále ostré.
Optickú stabilizáciu možno dobre využiť pri fotografovaní ako pri bežnom dennom svetle, tak aj v zhoršených svetelných podmienkach, ale iba vtedy, ak zaberáme pokojnú scénu. V takom prípade dovolí stabilizácia fotografovať až pri 3× dlhších expozičných časoch než bez stabilizácie.
Naopak, v prípade, že chceme fotografovať pohyblivú scénu, je stabilizácia bezmocná. Stabilizátor totiž pohybuje šošovkami vnútri objektívu za účelom vyváženia pohybov rúk fotografa. Rýchlo sa pohybujúcu scénu možno zachytiť najlepšie rýchlym časom uzávierky v kombinácii so svetelným objektívom.