Ein Lichtstrahl ist ein Grundelement der geometrischen Optik. Es ist ein hypothetisches Konstrukt, das von jedem Punkt im Raum aus die Ausbreitung von Licht anzeigt. Die Idee, dass sich Licht geradlinig ausbreitet, führte zur Entwicklung des Lichtstrahlkonzepts.
In gleichförmigen Medien breiten sich Lichtstrahlen geradlinig aus. Licht, das von einer kleinen, lokalisierten Quelle emittiert wird, wird durch eine Sammlung von Lichtstrahlen repräsentiert, die von einer idealisierten Punktquelle radial nach außen zeigen. Eine Sammlung paralleler Lichtstrahlen, wie das Licht eines entfernten Sterns und das Licht eines Lasers, wird verwendet, um Licht darzustellen, das mit gleichmäßiger Intensität durch den Raum fließt.