Moderna ytoberoende optiska möss fungerar med hjälp av en optoelektronisk sensor (i princip en liten videokamera med låg upplösning) för att ta successiva bilder av ytan som musen arbetar på. I takt med att datorkraften blev billigare blev det möjligt att bygga in kraftfullare specialchip för bildbehandling i själva musen. Detta framsteg gjorde det möjligt för musen att upptäcka relativa rörelser på ett stort antal olika ytor och att översätta musens rörelse till markörens rörelse, vilket eliminerar behovet av en särskild musplatta. En ytoberoende konstruktion av en optisk mus med koherent ljus patenterades 1988 av Stephen B. Jackson på Xerox.
Den första kommersiellt tillgängliga, moderna optiska datormusen var Microsoft IntelliMouse med IntelliEye och IntelliMouse Explorer, som lanserades 1999 med hjälp av teknik som utvecklats av Hewlett-Packard. Den fungerade på nästan alla ytor och utgjorde en välkommen förbättring jämfört med mekaniska möss, som tog upp smuts, följde en nyckfull spårning, tålde grov hantering och behövde tas isär och rengöras ofta. Andra tillverkare följde snart Microsofts exempel och använde komponenter som tillverkades av HP:s avknoppning Agilent Technologies, och under de följande åren blev mekaniska möss föråldrade.
Tekniken som ligger till grund för den moderna optiska datormusen är känd som digital bildkorrelation, en teknik som försvaret utvecklade för att spåra militära mål. En enkel binärbildsversion av digital bildkorrelation användes i Lyons optiska mus från 1980. Optiska möss använder bildsensorer för att avbilda naturligt förekommande texturer i material som trä, tyg, musmattor och formica. När dessa ytor belyses av en lysdiod i en vinkel som ger en tydlig skugga som liknar en kuperad terräng som belyses i solnedgången. Bilder av dessa ytor tas i kontinuerlig följd och jämförs med varandra för att avgöra hur långt musen har rört sig.
För att förstå hur det optiska flödet används i optiska möss kan man föreställa sig två fotografier av samma objekt som är något förskjutna från varandra. Placera båda fotografierna på ett ljusbord för att göra dem genomskinliga, och för den ena över den andra tills deras bilder ligger i linje med varandra. Det belopp som kanterna på det ena fotografiet överskjuter det andra representerar förskjutningen mellan bilderna, och i fallet med en optisk datormus det avstånd som den har förflyttat sig.
Optiska möss fångar tusen på varandra följande bilder eller mer per sekund. Beroende på hur snabbt musen rör sig kommer varje bild att vara förskjuten från den föregående med en bråkdel av en pixel eller så många som flera pixlar. Optiska möss bearbetar dessa bilder matematiskt med hjälp av korskorrelation för att beräkna hur mycket varje efterföljande bild är förskjuten från den föregående.
En optisk mus kan använda en bildsensor som har en matris med 18 × 18 pixlar av monokromatiska pixlar. Bildsensorn har normalt samma ASIC som den som används för att lagra och bearbeta bilderna. En förfining skulle vara att påskynda korrelationsprocessen genom att använda information från tidigare rörelser, och en annan förfining skulle vara att förhindra dödband vid långsamma rörelser genom att lägga till interpolering eller frame-skipping.
Utvecklingen av den moderna optiska musen vid Hewlett-Packard Co. stöddes av en rad relaterade projekt under 1990-talet vid HP Laboratories. År 1992 fick William Holland det amerikanska patentet 5 089 712 och John Ertel, William Holland, Kent Vincent, Rueiming Jamp och Richard Baldwin fick det amerikanska patentet 5 149 980 för att mäta linjär pappersförflyttning i en skrivare genom att korrelera bilder av pappersfibrer. Ross R. Allen, David Beard, Mark T. Smith och Barclay J. Tullis tilldelades de amerikanska patenten 5,578,813 (1996) och 5,644,139 (1997) för principer för tvådimensionell optisk navigering (dvs. lägesmätning) som bygger på att detektera och korrelera mikroskopiska, inneboende egenskaper hos den yta som navigeringssensorn rörde sig över, och att använda lägesmätningar i vardera änden av en linjär (dokument-)bildsensor för att rekonstruera en bild av dokumentet. Detta är det koncept för frihandsskanning som används i den handhållna skannern HP CapShare 920. Genom att beskriva ett optiskt hjälpmedel som uttryckligen övervann begränsningarna i form av hjul, kulor och rullar som används i dagens datormöss, förutsågs den optiska musen. Dessa patent låg till grund för det amerikanska patentet 5,729,008 (1998) som tilldelades Travis N. Blalock, Richard A. Baumgartner, Thomas Hornak, Mark T. Smith och Barclay J. Tullis, där avläsning, bildbehandling och bildkorrelation av ytegenskaper realiserades av en integrerad krets för att åstadkomma en positionsmätning. Förbättrad precision för optisk 2D-navigering, som behövs för tillämpning av optisk navigering för exakt 2D-mätning av media (papper) i HP DesignJet storformatskrivare, förfinades ytterligare i det amerikanska patentet 6,195,475 som beviljades 2001 till Raymond G. Beausoleil, Jr, och Ross R. Allen.
Medan rekonstruktionen av bilden i dokumentskanningsapplikationen (Allen et al.) krävde en upplösning av de optiska navigatorerna i storleksordningen 1/600 av en tum, drar genomförandet av optisk lägesmätning i datormöss inte bara nytta av de kostnadsminskningar som följer av att navigera med lägre upplösning, utan också av fördelen med visuell återkoppling till användaren av markörens position på datorskärmen. År 2002 fick Gary Gordon, Derek Knee, Rajeev Badyal och Jason Hartlove det amerikanska patentet 6,433,780 för en optisk datormus som mäter positionen med hjälp av bildkorrelation. Vissa små styrplattor fungerar som en optisk mus.