微透镜阵列是由通光孔径及浮雕深度为微米级的透镜组成的阵列。它和传统透镜一样，最小功能单元也可以是球面镜、非球面镜、柱镜、棱镜等，同样能在微光学角度实现聚焦、成像，光束变换等功能，而且因为单元尺寸小、集成度高，使得它能构成许多新型的光学系统，完成传统光学元件无法完成的功能。
可分为折射型微透镜阵列与衍射型微透镜阵列两类。
折射型(ROE）微透镜阵列：
基于几何光学的折射原理，光在两种透明介质交界处（如空气和玻璃），将向折射率高的区域弯折。材料的折射率越高，入射光发生折射的能力越强。通过这个原理，将一个完整的激光波前在空间上分成许多微小的部分，每一部分被相应的小透镜聚焦在焦平面上，光斑进行重叠，从而实现在特定区域将光均匀化，对激光束精确整形。其应用主要有光斑整形和光束转化。
衍射型(DOE)微透镜阵列：
基于物理光学的衍射原理，光被透镜阵列的表面浮雕结构调制改变了波前相位，从而实现了光波的调制、变换。激光经过每个衍射单元后发生衍射，并在一定距离（通常为无穷远或透镜焦平面）处产生干涉，形成特定的光强分布。
主要应用在光通讯以及医疗美容等领域，解决高阶像差矫正、任意光分布的光斑形状调制等问题。根据不同的用途，DOE通常可以分为光束整形、分束、结构光、多焦、其他特殊光束产生等种类。
