光電子技術是以紅外、微光、雷射等光電子器件為基礎，由光學技術、電子技術、精密機械技術和計算機技術等密切結合而形成的一項綜合技術。它是光學技術與電子學技術的結合，利用光（光子）來接收、傳輸、變換、存儲、處理和重現資訊的技術，主要包括雷射技術、紅外技術、光纖技術、集成光學技術、光計算技術、光學傳感器和顯示技術等。
自20世紀50年代後期紅外技術迅速發展以來，已出現各種夜視器材、紅外偵察裝置、紅外製導系統、紅外搜索與跟蹤系統、紅外告警器。自1960年第一具雷射器問世以來，已研製出雷射測距機、雷射指示器、雷射跟蹤器、雷射制導裝置、雷射通信裝置、雷射雷達、雷射模擬器、雷射致盲武器。光纖技術經過50多年的發展，已用於野戰通信、飛機和艦船內部通信、光纖制導、光纖陀螺和光纖傳感等。這些軍用光電子裝備有的自成系統，有的與武器系統配套，成為武器系統的核心或輔助部分，執行目標的測距、定位、測速、跟蹤和瞄準，以及資訊的接收、傳輸和處理，甚至直接作為武器。從目前各種武器裝備上的光電子技術使用情況來看，其在軍事上的主要應用範圍可歸納如下：
用於偵察探測和目標識別
作為獲取資訊的重要手段，光電傳感器具有很強的探測能力和目標識別能力，將被大量地應用於預警、偵察、監視、夜視、測繪、氣象、水下目標探測和生化戰劑探測等領域。在探測方面，主要是無源探測和有源探測。無源探測是以紅外探測器、可見光CCD和紫外探測器對軍事目標進行探測，包括各波段的點目標（點源）探測、紅外和可見光成像、多光譜成像、紅外測溫、微量化學成分（化學戰劑）的遙測等。有源探測以雷射作為輻射源，用相應的光電探測器對目標進行探測。包括雷射測距、測振、測速、成像、測雲雨和風、測大氣湍流和風切變、測大氣汙染和生化戰劑等。其中，無源光電傳感器沒有電磁輻射，隱蔽性好，在軍事上有特別重要的意義。光電傳感器有時同其他傳感器（主要是雷達）一道工作，相互補充，可以獲取更多資訊。例如，在1991年的海灣戰爭中，多國部隊靠夜襲摧毁了伊拉克的一系列戰略目標，各種作戰飛機普遍裝備了紅外前視器是夜襲成功的重要保障。
直接用於武器的控制
重點應用於武器的火力控制、精確制導、近炸引信和光陀螺等。光電火控已普遍用於地炮、高炮和艦炮，是對付反輻射飛彈的有效手段。光電制導廣泛用於航空炸彈、各種戰術飛彈以及某些炮彈，使彈藥長了「眼睛」，幾乎百發百中。利用光電制導的高精度和目標識別能力，已研製成功智能化程度高的「發射後不管」的精確制導飛彈。光電近炸引信具有抗電磁干擾性能，已推廣應用。雷射陀螺和光纖陀螺沒有轉動的機械，也不怕電磁干擾，可靠性高，起動快，已用於潛艇、飛機、飛彈、車輛等武器。
用於各種網路和數據總線
由於光通信容量特大，沒有電磁洩漏，也不怕電磁干擾，可用於軍事幹線通信網、野戰通信網和武器平台內部的數據總線，包括光纖通信、雷射大氣通信和空間雷射通信。空間雷射通信可實現大容量資訊傳輸，特別是圖像資訊的實時傳輸，是當前正在研究開發的熱門，其關鍵技術包括長壽命高光束質量的雷射器、高速調製技術、精密跟蹤瞄準技術等。軍用光纖通信從技術上看，同民用的沒有多少區別。雷射大氣通信主要用於無線電靜默期間近距（2千米內）通信。
應用於高技術局部戰爭
主要是用於光電對抗和雷射武器，包括光電告警、紅外干擾、雷射干擾、雷射致盲、雷射反衛星武器、雷射防空（反飛彈）武器等。其關鍵技術包括高平均功率雷射器、高功率雷射發射光學系統、精密跟瞄技術、大氣傳輸光學畸變的自動補償（自適應光學）技術。由於精確制導武器的廣泛使用，各種武器平台、軍事設施和各級指揮所都必須對它進行防範。比如各種作戰飛機必須加裝對付空空飛彈和地空飛彈的紅外告警器和紅外干擾器或干擾彈。光電對抗也用於對付光電偵察。美軍1997年10月首次試驗用低功率（幾十瓦）氟化氖雷射器，使軌道高度為420千米的偵察衛星上的紅外相機因信號飽和而失效。雷射致盲武器雖屬非致命武器，但威懾力很大。儘管已經制訂了禁止使用專門針對人眼的雷射致盲武器的國際公約，正在徵求各國簽署，但實際上不可能禁止將非專門致盲的雷射器用於人眼致盲。
平板顯示和光存儲
顯示幕是重要的人機界面，在高技術局部戰爭中有著極其重要的地位。平板顯示幕由於輕、薄、工作電壓低、省電、無幾何失真、耐振動衝擊等優點以及隨著缺點（如液晶顯示幕不耐低溫和視角小）的克服，正越來越多地用於軍事裝備，例如用於飛機座艙儀表、微型計算機和小型通信機。
美軍「陸軍勇士」計畫中的多用途資訊終端就有一個平板顯示幕，供單兵分享戰場情報，基於液晶光閥的大螢幕顯示用於高級指揮所等。在「虛擬現實（靈境）」中，高分辨率平板顯示幕起著很重要的作用。光存儲可用於存儲偵察到的情報、數字地圖、後勤物資數據、訓練教材和裝備維修資料等，為情報偵察、作戰指揮和訓練、物資調配供應及裝備維修提供充足、便于使用的大量資訊。
對武器裝備的影響
在最近幾場高技術局部戰爭中，軍用光電子裝備在戰爭中發揮了重大作用。海灣戰爭中，雷射制導炸彈能準確鑽到伊拉克防空司令部大樓的煙囪；紅外成像引導的「斯拉姆」空地飛彈能從前一枚飛彈打通的牆洞中穿過去擊中發電站；夜視裝置將黑夜「白晝化」，使美軍屢屢在夜間發起攻擊。展望未來，隨著一些新興電子技術或物化為全新原理的武器的產生，對武器裝備發展將產生重大影響。
（1）武器裝備的作戰效能倍增
光電子技術應用於各種武器系統，提高了武器系統的探測精度、作用距離和抗干擾能力。例如，光纖通信技術使C31系統的資訊傳輸容量成千上萬倍地增加，信號傳輸過程中的能量損耗降低幾十至上百倍，係統的錯誤率成數量級地減少，抗干擾能力大大增強。紅外焦平面可成百上千倍地提高探測目標的能力，二極體泵浦的固體雷射器與燈泵浦的固體雷射器相比，效率提高10倍左右。雷射雷達可以十分有效地探測隱身飛機、巡航飛彈和化學戰劑。光纖陀螺的精度比靜電懸浮陀螺的精度高100倍以上。
（2）提高武器系統的反應能力
目前電子計算機（1～10吉位／秒）已不能滿足新型光電和紅外傳感器、電子戰及水下監視系統對資訊處理速度的要求。光學器件具有天然的並行處理能力，光計算速度可以較電子處理速度成數量級地提高。今後一二十年，傳感器通信和資訊處理中將越來越多地採用光電資訊處理，以便提高武器系統的反應速度。
（3）可大大提高武器裝備的費效比
光纖通信與銅纜通信相比，資訊傳輸容量高10000倍，能量傳輸損耗低100倍、誤差率低10倍，且尺寸重量大大降低，抗干擾能力明顯提高，價格為每米幾美分。海灣戰爭中「鋪路」—II雷射制導炸彈的命中概率達70％，破壞效果與200枚常規無制導炸彈的相當，費效比提高4～5倍，紅外熱成像制導的空對地飛彈從距離目標10千米的空中發射，可使第二枚飛彈從第一枚打通的牆洞中穿過，雷射訓練模擬系統以低廉的費用代替實戰系統獲得了良好的訓練水準。
（4）強化武器系統的綜合作戰能力，並使其體積、重量更小
隨著光纖通信、光信號處理、光計算網路、光存儲器一體化光學電子網路、光電積體電路逐步用於C3I系統，軍事指揮、控制和通信的能力將大大提高，整體作戰能力將大大加強。光電子系統具有固有的抗電磁干擾的能力，可增強武器裝備的電子對抗能力。海灣戰爭中，伊軍的指揮和通信系統幾乎全面癱瘓，唯有地下光纜保持了與前方通信。光纖陀螺可使武器系統和自主式飛彈的體積減小、成本下降（約一個數量級）。
由於光電子技術對武器裝備的發展有深遠的影響，使武器裝備系統不斷物化出新一代的武器系統。戰術雷射武器和戰略雷射武器正在取得突破性進展。雷射武器的破壞效果已由一系列試驗所證明。雷射致盲武器可望21世紀上半葉裝備部隊，戰術防空雷射武器可能於2010年左右提供軍隊使用。