Optisk dybde, inden for astrofysikken et mål for den gennemsnitlige afstand, over hvilken stråling kan bevæge sig uden at blive absorberet eller spredt. Stråling fra en stjerneatmosfære kommer som regel fra en optisk dybde i atmosfæren på ca. 1; sandsynligheden for, at strålingen undslipper fra denne dybde, er 1/e ≈ 0,37. Absorption af stråling, og dermed den optiske dybde, afhænger af strålingens bølgelængde. Ved kraftige absorptionslinjer i et stjernespektrum svarer optisk dybde 1 til højtliggende, og derfor normalt relativt kolde, lag i stjerneatmosfæren. Se også stjerne.