Hasonló elven működik, mint a mechanikai stabilizátor, azzal a különbséggel, hogy a mozgás nem az érzékelőn valósul meg, hanem az objektívben lévő lencse mozgásán. Így a keresőben is látható, zavartalan kép jut el az érzékelőhöz.
Gyenge fényviszonyok mellett gyakran szükséges kisebb záridőt beállítani, hogy a képek ne legyenek túl sötétek. Így azonban fennáll annak a veszélye, hogy a képek homályosak lesznek, mert a fényképezőgépet állvány nélkül nem lehet teljesen egy helyben tartani. A képstabilizátor azonban kompenzálja a fotós kezének remegését, így a képek még rövid expozíciós idő esetén is (pl. 1/30 s) élesek lesznek.
Az optikai stabilizátor jól használható, amikor nappali és gyenge fényviszonyok között fényképezel, de csak álló téma megörökítésekor. Ebben az esetben a stabilizátor akár 3× alacsonyabb expozíciós idővel is lehetővé teszi a felvételt, mint stabilizátor nélküli.
Ezzel szemben, ha mozgó jelenetet akarunk felvenni, akkor a stabilizátor tehetetlen. Ennek oka az, hogy a stabilizátor mozgatja az objektívet a lencsén belül, hogy kiegyenlítse a fotós kezét. A gyorsan mozgó jelenetet leginkább a gyors záridő és egy könnyű lencse kombinálja.