Un rayon lumineux est un élément de base en optique géométrique. C'est une construction hypothétique qui, depuis n'importe quel point de l'espace, indique la propagation de la lumière. Le concept selon lequel la lumière se déplace en ligne droite a conduit au développement du concept de rayon lumineux.
Dans des milieux uniformes, les rayons lumineux se déplacent en ligne droite. La lumière émise par une petite source localisée est représentée par un ensemble de rayons lumineux qui pointent radialement vers l'extérieur à partir d'une source ponctuelle idéalisée. Une collection de rayons lumineux parallèles, tels que la lumière d'une étoile lointaine et la lumière d'un laser, est utilisée pour représenter la lumière circulant avec une intensité uniforme dans l'espace.
