Pricip je podobný, jako u stabilizace mechanické, s tím rozdílem, že se pohyb neodehrává na senzoru, ale pohybem čoček v objektivu. Tím pádem se na senzor dostane již klidný obraz, který můžeme vidět v hledáčku.
Mnohdy je při špatném osvětlení zapotřebí nastavit delší expoziční časy, aby snímky nebyly příliš tmavé. To však s sebou přináší riziko rozmazaných snímků, jelikož bez stativu nelze fotoaparát udržet v naprostém klidu. Stabilizátor obrazu ale kompenzuje právě chvění rukou fotografa, takže i při delších expozičních časech (např. 1/30 s) jsou snímky stále ostré.
Vlevo fotografie vyfocená objektivem bez stabilizace. Vpravo snímek pořízený objektivem s optickou stabilizací.
Optickou stabilizaci lze dobře využít při fotografování jak při běžném denním světle, tak i ve zhoršených světelných podmínkách, ale pouze tehdy, zabíráme-li klidnou scénu. V takovém případě dovolí stabilizace fotografovat až při 3× delších expozičních časech než bez stabilizace.
Naopak v případě, že chceme fotografovat pohyblivou scénu, je stabilizace bezmocná. Stabilizátor totiž pohybuje čočkami uvnitř objektivu za účelem vyvážení pohybů rukou fotografa. Rychle se pohybující scénu lze zachytit nejlépe rychlým časem závěrky v kombinaci se světelným objektivem.