Nowoczesne myszy optyczne niezależne od powierzchni działają dzięki wykorzystaniu czujnika optoelektronicznego (w zasadzie malutkiej kamery wideo o niskiej rozdzielczości) do wykonywania kolejnych obrazów powierzchni, na której działa mysz. W miarę jak moc obliczeniowa stawała się coraz tańsza, możliwe stało się wbudowanie w samą mysz bardziej wydajnych układów przetwarzania obrazu specjalnego przeznaczenia. Ten postęp umożliwił myszy wykrywanie ruchu względnego na wielu różnych powierzchniach, przekładając ruch myszy na ruch kursora i eliminując potrzebę stosowania specjalnej podkładki pod mysz. Niezależny od powierzchni projekt myszy optycznej z koherentnym światłem został opatentowany przez Stephena B. Jacksona z firmy Xerox w 1988 roku.
Pierwszymi dostępnymi komercyjnie, nowoczesnymi optycznymi myszami komputerowymi były Microsoft IntelliMouse z IntelliEye i IntelliMouse Explorer, wprowadzone w 1999 roku przy użyciu technologii opracowanej przez firmę Hewlett-Packard. Działała na prawie każdej powierzchni i stanowiła mile widziane ulepszenie w stosunku do myszy mechanicznych, które zbierały brud, poruszały się kapryśnie, były podatne na szorstkie traktowanie i wymagały częstego rozbierania i czyszczenia. Inni producenci wkrótce poszli w ślady Microsoftu, używając komponentów produkowanych przez firmę Agilent Technologies, wydzieloną z HP, i w ciągu następnych kilku lat myszy mechaniczne stały się przestarzałe.
Technologia leżąca u podstaw nowoczesnej optycznej myszy komputerowej jest znana jako cyfrowa korelacja obrazu, technologia zapoczątkowana przez przemysł obronny do śledzenia celów wojskowych. Prosta, binarna wersja cyfrowej korelacji obrazu została wykorzystana w myszy optycznej Lyon z 1980 roku. Myszy optyczne wykorzystują czujniki obrazu do obrazowania naturalnie występującej tekstury w materiałach takich jak drewno, tkanina, podkładki pod myszy i Formica. Powierzchnie te, gdy są oświetlone pod kątem padania światła przez diodę emitującą światło, rzucają wyraźne cienie, które przypominają pagórkowaty teren oświetlony o zachodzie słońca. Obrazy tych powierzchni są przechwytywane w ciągłej sekwencji i porównywane ze sobą w celu określenia, jak daleko mysz się poruszyła.
Aby zrozumieć, jak przepływ optyczny jest wykorzystywany w myszach optycznych, wyobraź sobie dwie fotografie tego samego obiektu, ale nieco przesunięte względem siebie. Umieść obie fotografie na jasnym stole, aby stały się przezroczyste, i przesuwaj jedną po drugiej, aż ich obrazy się wyrównają. Kwota, o jaką krawędzie jednej fotografii wystają ponad drugą, reprezentuje przesunięcie między obrazami, a w przypadku optycznej myszy komputerowej odległość, na jaką się poruszyła.
Myszy optyczne rejestrują tysiąc kolejnych obrazów lub więcej na sekundę. W zależności od szybkości poruszania się myszy, każdy obraz będzie przesunięty w stosunku do poprzedniego o ułamek piksela lub nawet o kilka pikseli. Myszy optyczne matematycznie przetwarzają te obrazy, używając korelacji krzyżowej do obliczenia, jak bardzo każdy kolejny obraz jest przesunięty względem poprzedniego.
Mysz optyczna może używać czujnika obrazu posiadającego matrycę monochromatycznych pikseli 18 × 18 pikseli. Jego czujnik byłby zwykle współdzielony z tym samym ASIC, który jest używany do przechowywania i przetwarzania obrazów. Jednym z udoskonaleń byłoby przyspieszenie procesu korelacji poprzez wykorzystanie informacji z poprzednich ruchów, a innym byłoby zapobieganie martwym pasmom przy powolnym poruszaniu się poprzez dodanie interpolacji lub przeskakiwania klatek.
Rozwój nowoczesnej myszy optycznej w firmie Hewlett-Packard Co. był wspierany przez szereg powiązanych projektów w latach 90. w HP Laboratories. W 1992 r. William Holland otrzymał patent USA 5,089,712, a John Ertel, William Holland, Kent Vincent, Rueiming Jamp i Richard Baldwin otrzymali patent USA 5,149,980 na pomiar liniowego przesuwu papieru w drukarce poprzez korelację obrazów włókien papieru. Ross R. Allen, David Beard, Mark T. Smith i Barclay J. Tullis otrzymali patenty USA 5,578,813 (1996) i 5,644,139 (1997) na dwuwymiarowe zasady nawigacji optycznej (tj. pomiaru położenia) oparte na wykrywaniu i korelowaniu mikroskopijnych, nieodłącznych cech powierzchni, po której poruszał się czujnik nawigacyjny, oraz na wykorzystaniu pomiarów położenia każdego końca liniowego czujnika obrazu (dokumentu) do rekonstrukcji obrazu dokumentu. Jest to koncepcja skanowania z wolnej ręki zastosowana w ręcznym skanerze HP CapShare 920. Opisując środek optyczny, który wyraźnie przezwyciężył ograniczenia kółek, kulek i rolek stosowanych we współczesnych myszach komputerowych, antycypowano mysz optyczną. Te patenty stały się podstawą patentu USA 5,729,008 (1998) przyznanego Travisowi N. Blalockowi, Richardowi A. Baumgartnerowi, Thomasowi Hornakowi, Markowi T. Smithowi i Barclayowi J. Tullisowi, w którym wykrywanie cech powierzchniowych obrazu, przetwarzanie obrazu i korelacja obrazu zostały zrealizowane przez układ scalony w celu uzyskania pomiaru położenia. Zwiększona precyzja nawigacji optycznej 2D, potrzebna do zastosowania nawigacji optycznej do precyzyjnego pomiaru 2D posuwu nośnika (papieru) w drukarkach wielkoformatowych HP DesignJet, została dopracowana w patencie USA 6,195,475 przyznanym w 2001 r. Raymondowi G. Beausoleilowi, Jr, i Ross R. Allen.
Podczas gdy rekonstrukcja obrazu w aplikacji skanowania dokumentów (Allen et al.) wymagała rozdzielczości optycznych nawigatorów rzędu 1/600 części cala, implementacja optycznego pomiaru położenia w myszach komputerowych nie tylko korzysta z redukcji kosztów nieodłącznie związanych z nawigowaniem przy niższej rozdzielczości, ale również korzysta z zalet wizualnej informacji zwrotnej dla użytkownika o położeniu kursora na wyświetlaczu komputera. W 2002 r. Gary Gordon, Derek Knee, Rajeev Badyal i Jason Hartlove otrzymali patent USA nr 6,433,780 na optyczną mysz komputerową, która mierzy położenie za pomocą korelacji obrazu. Niektóre małe gładziki działają jak mysz optyczna.