빛이 서로 다른 매질을 통과하면 그 경계면을 기점으로 빛의 방향이 꺾여진다. 이것은 빛의 속력이 어떤 매질을 통과하느냐에 따라 달라지기 때문이다. 빛은 서로 다른 두 지점을 이동할 때 최단 시간에 도달하도록 경로를 정하는 성질이 있다.
이 때 빛이 꺾어지는 정도를 상대적으로 나타낸 것이 굴절률이다. 굴절률은 일반적으로 빛의 파장에 따라서 달라진다.

이 단어가 처음 등장한 것은 나폴레옹 전쟁이 말엽인 1807년에 영국 과학자, 의사, 물리학자, 생리학자, 언어학자인 토마스 영이 제시한 것으로 프란시스 하우크스비, 찰스 허튼 등이 수정하여 발표되었다.

빛이 매질 A에서 매질 B로 이동할 때 A에서의 속도를 V_a, B에서의 속도를 V_b라 하면 매질 A에 대한 B의 상대굴절률 n_ab는 다음과 같이 정의된다.
$n_{ab} = \frac{v_a}{v_b}$

입사각을 θ_a, 굴절각을 θ_b, 매질 A에서의 파장을 λ_a, 매질 B에서의 파장을 λ_b라 하면 다음과 같은 식이 성립한다.
$\displaystyle n_{ab} = \frac{v_a}{v_b} = \frac{\sin\theta_a}{\sin\theta_b} = \frac{\lambda_a}{\lambda_b}$
파일:external/images.tutorvista.com/snells-law-example.png

진공에서의 빛의 굴절률을 1이라 정의하고 다른 물질들의 굴절률을 계산한 것을 절대굴절률이라 한다.
$n = \frac{c}{v}$
빛은 진공에서의 속력이 가장 빠르기 때문에 모든 물질의 굴절률은 1보다 크다.

통상적 의미의 절대 굴절률은 나트륨(Na)의 D-선 ($\lambda$ = 589 nm, 노란색)에 대한 굴절률이다. 물질의 굴절률은 빛의 파장에 따라 바뀐다.[파장이다를때] 이 때문에 색수차가 발생한다.