Moderne oppervlakte-onafhankelijke optische muizen werken door gebruik te maken van een opto-elektronische sensor (in wezen een piepkleine videocamera met lage resolutie) om opeenvolgende beelden te maken van het oppervlak waarop de muis werkt. Naarmate de rekenkracht goedkoper werd, werd het mogelijk krachtigere beeldverwerkingschips voor speciale doeleinden in de muis zelf in te bouwen. Deze vooruitgang stelde de muis in staat relatieve bewegingen op een grote verscheidenheid van oppervlakken te detecteren, waardoor de beweging van de muis in de beweging van de cursor werd vertaald en een speciale muismat overbodig werd. Een oppervlakte-onafhankelijke optische muis met coherent licht werd in 1988 gepatenteerd door Stephen B. Jackson van Xerox.
De eerste commercieel verkrijgbare, moderne optische computermuizen waren de Microsoft IntelliMouse met IntelliEye en IntelliMouse Explorer, die in 1999 op de markt werd gebracht met technologie die was ontwikkeld door Hewlett-Packard. De muis werkt op vrijwel elk oppervlak en is een welkome verbetering ten opzichte van mechanische muizen, die vuil oppikken, grillig bewegen, ruw gebruik uitlokken en vaak uit elkaar gehaald en schoongemaakt moeten worden. Andere fabrikanten volgden al snel het voorbeeld van Microsoft en gebruikten onderdelen die waren vervaardigd door HP’s spin-off Agilent Technologies, en in de loop van de volgende jaren raakten mechanische muizen in onbruik.
De technologie die ten grondslag ligt aan de moderne optische computermuis staat bekend als digitale beeldcorrelatie, een technologie die in de defensie-industrie is ontwikkeld voor het volgen van militaire doelen. Een eenvoudige binaire-beeldversie van digitale beeldcorrelatie werd gebruikt in de optische muis van Lyon uit 1980. Optische muizen maken gebruik van beeldsensoren om natuurlijk voorkomende textuur in materialen zoals hout, doek, muismatten en formica af te beelden. Wanneer deze oppervlakken door een lichtdiode onder een grazende hoek worden belicht, werpen zij duidelijke schaduwen die lijken op een heuvelachtig terrein dat bij zonsondergang wordt verlicht. De beelden van deze oppervlakken worden continu achter elkaar vastgelegd en met elkaar vergeleken om te bepalen hoe ver de muis zich heeft verplaatst.
Om te begrijpen hoe optische stroom wordt gebruikt in optische muizen, stelt u zich twee foto’s van hetzelfde voorwerp voor, maar enigszins uit elkaar geplaatst. Plaats beide foto’s op een lichttafel om ze doorzichtig te maken, en schuif de ene foto over de andere tot de beelden op één lijn liggen. De mate waarin de randen van de ene foto over de andere uitsteken is de afstand tussen de foto’s, en in het geval van een optische computermuis de afstand die de muis heeft bewogen.
Optische muizen nemen duizend opeenvolgende beelden of meer per seconde op. Afhankelijk van de snelheid waarmee de muis beweegt, verschilt elk beeld een fractie van een pixel van het vorige of zelfs meerdere pixels. Optische muizen verwerken deze beelden wiskundig met behulp van kruiscorrelatie om te berekenen hoeveel elk opeenvolgend beeld verschilt van het vorige.
Een optische muis kan een beeldsensor gebruiken met een 18 × 18 pixel array van monochromatische pixels. De sensor zou normaliter dezelfde ASIC hebben als die welke wordt gebruikt voor de opslag en verwerking van de beelden. Een verfijning zou zijn het correlatieproces te versnellen door informatie van eerdere bewegingen te gebruiken, en een andere verfijning zou zijn het voorkomen van deadbands bij langzame bewegingen door interpolatie of frame-skipping toe te voegen.
De ontwikkeling van de moderne optische muis bij Hewlett-Packard Co. werd in de jaren negentig ondersteund door een reeks verwante projecten bij HP Laboratories. In 1992 werd aan William Holland het Amerikaanse octrooi 5.089.712 toegekend en aan John Ertel, William Holland, Kent Vincent, Rueiming Jamp en Richard Baldwin het Amerikaanse octrooi 5.149.980 voor het meten van de lineaire voortgang van het papier in een printer door beelden van papiervezels te correleren. Ross R. Allen, David Beard, Mark T. Smith en Barclay J. Tullis kregen de Amerikaanse octrooien 5.578.813 (1996) en 5.644.139 (1997) toegekend voor 2-dimensionale optische navigatieprincipes (d.w.z. positiemeting) gebaseerd op het detecteren en correleren van microscopische, inherente kenmerken van het oppervlak waarover de navigatiesensor zich verplaatst, en het gebruiken van positiemetingen van elk uiteinde van een lineaire (document)beeldsensor om een beeld van het document te reconstrueren. Dit is het concept van scannen uit de vrije hand dat wordt gebruikt in de HP CapShare 920 handscanner. Door de beschrijving van een optisch middel dat expliciet de beperkingen van wielen, kogels en rollen in hedendaagse computermuizen oversteeg, werd vooruitgelopen op de optische muis. Deze octrooien vormden de basis voor US Patent 5,729,008 (1998) toegekend aan Travis N. Blalock, Richard A. Baumgartner, Thomas Hornak, Mark T. Smith, en Barclay J. Tullis, waar beelddetectie van oppervlaktekenmerken, beeldverwerking, en beeldcorrelatie werd gerealiseerd door een geïntegreerde schakeling om een positiemeting te produceren. Verbeterde precisie van 2D optische navigatie, nodig voor toepassing van optische navigatie op nauwkeurige 2D meting van media (papier) voorschot in HP DesignJet grootformaat printers, werd verder verfijnd in US Patent 6,195,475 toegekend in 2001 aan Raymond G. Beausoleil, Jr, en Ross R. Allen.
Terwijl de reconstructie van het beeld in de documentscantoepassing (Allen e.a.) een resolutie van de optische navigators in de orde van 1/600ste inch vereiste, profiteert de implementatie van optische positiemeting in computermuizen niet alleen van de kostenreductie die inherent is aan navigeren met lagere resolutie, maar geniet ook het voordeel van visuele feedback aan de gebruiker van de cursorpositie op het computerscherm. In 2002 werd aan Gary Gordon, Derek Knee, Rajeev Badyal en Jason Hartlove een Amerikaans octrooi 6.433.780 verleend voor een optische computermuis die de positie meet door middel van beeldcorrelatie. Sommige kleine trackpads werken als een optische muis.