Moderne overfladeuafhængige optiske mus fungerer ved hjælp af en optoelektronisk sensor (i princippet et lille videokamera med lav opløsning) til at tage successive billeder af den overflade, som musen opererer på. Efterhånden som datakraften blev billigere, blev det muligt at integrere mere kraftfulde specialchips til billedbehandling i selve musen. Dette fremskridt gjorde det muligt for musen at registrere relative bevægelser på en lang række forskellige overflader, hvorved musens bevægelse blev omsat til cursorens bevægelse, og behovet for en særlig musepude blev elimineret. Stephen B. Jackson fra Xerox patenterede i 1988 et design af en optisk mus med kohærent lys uafhængigt af overfladen.
Den første kommercielt tilgængelige, moderne optiske computermus var Microsoft IntelliMouse med IntelliEye og IntelliMouse Explorer, der blev introduceret i 1999 ved hjælp af teknologi udviklet af Hewlett-Packard. Det fungerede på næsten alle overflader og var en kærkommen forbedring i forhold til mekaniske mus, som opsamlede snavs, sporede uberegneligt, var ubehagelige at håndtere, og som ofte skulle skilles ad og rengøres. Andre producenter fulgte snart Microsofts eksempel og brugte komponenter fremstillet af HP’s spin-off Agilent Technologies, og i løbet af de næste mange år blev mekaniske mus forældede.
Den teknologi, der ligger til grund for den moderne optiske computermus, er kendt som digital billedkorrelation, en teknologi, der blev udviklet af forsvarsindustrien til sporing af militære mål. En simpel version af digital billedkorrelation med binære billeder blev anvendt i den optiske Lyon-mus fra 1980. Optiske mus anvender billedsensorer til at afbilde naturligt forekommende teksturer i materialer som træ, stof, musemåtter og formica. Disse overflader kaster, når de belyses af en lysdiode i en skrå vinkel, tydelige skygger, der ligner et kuperet terræn, der er belyst ved solnedgang. Billeder af disse overflader optages i kontinuerlig rækkefølge og sammenlignes med hinanden for at bestemme, hvor langt musen har bevæget sig.
For at forstå, hvordan optisk flow anvendes i optiske mus, skal man forestille sig to fotografier af den samme genstand, blot en smule forskudt fra hinanden. Placer begge fotografier på et lysbord for at gøre dem gennemsigtige, og skub det ene over det andet, indtil deres billeder flugter med hinanden. Det beløb, som kanterne på det ene fotografi overhænger det andet, repræsenterer forskydningen mellem billederne og i tilfælde af en optisk computermus den afstand, den har bevæget sig.
Optiske mus optager tusind på hinanden følgende billeder eller mere pr. sekund. Afhængigt af, hvor hurtigt musen bevæger sig, vil hvert billede være forskudt fra det foregående med en brøkdel af en pixel eller så meget som flere pixels. Optiske mus behandler disse billeder matematisk ved hjælp af krydskorrelation for at beregne, hvor meget hvert enkelt billede er forskudt i forhold til det foregående.
En optisk mus kan anvende en billedsensor med et 18 × 18 pixel array af monokromatiske pixels. Dens sensor vil normalt dele den samme ASIC som den, der anvendes til lagring og behandling af billederne. En af finesserne ville være at fremskynde korrelationsprocessen ved at anvende oplysninger fra tidligere bevægelser, og en anden finesse ville være at forhindre dødbånd ved langsom bevægelse ved at tilføje interpolation eller frame-skipping.
Den moderne optiske mus hos Hewlett-Packard Co. blev udviklet med støtte fra en række beslægtede projekter i 1990’erne på HP Laboratories. I 1992 fik William Holland tildelt US Patent 5,089,712, og John Ertel, William Holland, Kent Vincent, Rueiming Jamp og Richard Baldwin fik tildelt US Patent 5,149,980 til måling af lineær papirfremgang i en printer ved at korrelere billeder af papirfibre. Ross R. Allen, David Beard, Mark T. Smith og Barclay J. Tullis fik tildelt US Patents 5,578,813 (1996) og 5,644,139 (1997) for 2-dimensionelle optiske navigationsprincipper (dvs. positionsmåling) baseret på detektering og korrelation af mikroskopiske, iboende træk ved den overflade, som navigationssensoren bevæger sig over, og anvendelse af positionsmålinger af hver ende af en lineær (dokument-)billedsensor til at rekonstruere et billede af dokumentet. Dette er det frihåndsscanningskoncept, der anvendes i den håndholdte HP CapShare 920-scanner. Ved at beskrive et optisk middel, der udtrykkeligt overvandt begrænsningerne i form af hjul, kugler og ruller, der anvendes i moderne computermus, blev den optiske mus foregrebet. Disse patenter dannede grundlag for det amerikanske patent 5,729,008 (1998), der blev tildelt Travis N. Blalock, Richard A. Baumgartner, Thomas Hornak, Mark T. Smith og Barclay J. Tullis, hvor billedaflæsning, billedbehandling og billedkorrelation af overfladeelementer blev realiseret ved hjælp af et integreret kredsløb for at producere en positionsmåling. Den forbedrede præcision af 2D-optisk navigation, der er nødvendig for anvendelsen af optisk navigation til præcis 2D-måling af mediernes (papir) fremrykning i HP DesignJet storformatprintere, blev yderligere forfinet i det amerikanske patent 6,195,475, der blev tildelt Raymond G. Beausoleil, Jr. i 2001, og Ross R. Allen.
Mens rekonstruktionen af billedet i dokumentscanningsapplikationen (Allen et al.) krævede en opløsning af de optiske navigatorer i størrelsesordenen 1/600-tommers opløsning, kan implementering af optisk positionsmåling i computermus ikke kun drage fordel af de omkostningsreduktioner, der er forbundet med navigation ved lavere opløsning, men også af den visuelle tilbagemelding til brugeren af cursorens position på computerskærmen. I 2002 fik Gary Gordon, Derek Knee, Rajeev Badyal og Jason Hartlove tildelt det amerikanske patent 6,433,780 for en optisk computermus, der måler positionen ved hjælp af billedkorrelation. Nogle små trackpads fungerer som en optisk mus.