Przy budowie światłowodu wykorzystano zasadę prowadzenia fal świetlnych. Najczęściej światłowody buduje się z dwutlenku krzemu, i tu wykorzystuje się całkowite odbicie na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania (światłowód skokowy) lub zakrzywienie promieni świetlnych (światłowód gradiętowy). Warunkiem propagacji fali elektromagnetycznej jest to, aby jej promienie odbiły się na granicy rdzenia i płaszcza pod kątem mniejszym od kąta krytycznego (prawo Snelliussa).
Pierwszy rodzaj światłowodu ma najczęściej trzy warstwy: wewnętrzny rdzeń R, koncentryczny płaszcz P oraz osłonę zabezpieczającą O. Wytwarza się też światłowody bez zewnętrznego płaszcza i osłony (włókna światłowodowe jako źródło światła). Dzięki zastosowani płaszcza można uzyskać wymagane mody światła, a także wzmocnić rdzeń. Osłonę stosuje się do zmniejszenia oddziaływań między poszczególnymi włóknami w kablach wielomdowych.
Drugi rodzaj światłowodów składa się w zasadzie z dwóch warstw: centralny rdzeń o gradiętowym współczynniku załamania i osłonę zabezpieczającą.