Dò tia quang học mô tả một phương pháp tạo ra ảnh trực quan được xây dựng trong môi trường đồ họa máy tính 3 chiều, với độ chân thực cao hơn các kỹ thuật như ray casting hay quét dòng. Nó làm việc bằng cách dò một đường từ một con mắt tưởng tượng qua mỗi điểm ảnh trong một màn hình ảo, và tính toán màu sắc của các đối tượng thông qua đó.

Các cảnh trong phép dò tia được mô tả toán học bởi một lập trình viên hoặc một nghệ sĩ thể hiện trực quan (thường sử dụng những công cụ trung gian). Các cảnh cũng có thể kết hợp chặt chẽ các dữ liệu từ hình ảnh và mô hình ghi lại bởi các phương tiện ví dụ như máy ảnh kỹ thuật số.

Một cách điển hình, mỗi tia phải được kiểm tra sự giao nhau với một vài tập con của toàn bộ các đối tượng trên cảnh. Một khi đối tượng gần nhất được xác định, giải thuật sẽ ước lượng ánh sáng tới tại giao điểm khảo sát, xem xét tính chất vật liệu của đối tượng, và tổng hợp thông tin để tính toán màu sắc cuối cùng (chuẩn) của điểm ảnh tương ứng. Các giải thuật tổng thể cụ thể và các vật liệu phản xạ, khúc xạ có thể đòi hỏi nhiều tia hơn để lấp đầy cảnh.

Thoạt nghe thì có vẻ như phương pháp này hơi ngược lại với những gì trong tự nhiên, vì trong tự nhiên ánh sáng sẽ đi từ nguồn sáng, tương tác với các vật thể trong khung cảnh rồi mới vào ống kính camera. Tuy nhiên, nếu chúng ta dò tia sáng bắt đầu từ nguồn sáng, chúng ta không thể biết chắc liệu tia sáng đó có sẽ đi vào camera hay không. Trong khi nếu bắt đầu tia sáng từ camera thì chúng ta luôn biết chắc là tia sáng sẽ đi vào camera. Tuy nhiên một số hiện tượng quang học (như "tụ quang") rất khó có thể được mô phỏng lại nếu dùng phương pháp dò ngược này.

Bởi vậy, cách làm tắt được chọn trong phép dò tia với mục đích từ trước là những tia giao nhau trong khung nhìn. Sau một số tối đa các tia phản xạ hay một tia du hành đến một khoảng cách nhất định mà vẫn không cắt nhau, tia tạm ngừng du hành và giá trị của điểm ảnh tương ứng được cập nhật. Cường độ ánh sáng của điểm ảnh này được tính toán dùng một số các giải thuật, có thể bao gồm một số các phương pháp cổ điển cũng còn kết hợp với những kỹ thuật như độ phát xạ.