光的波动说是惠更斯的主要成就。他在巴黎时就长期从事这方面的研究，在当时曾经发生了一场关于光的本性问题的讨论，这一论争推动了光学事业的发展。1678年，惠更斯在法国科学院的一次公开演讲中推翻了牛顿的光的微粒说，并在1690年出版的《光论》一书中正式提出了光的波动说，建立了著名的惠更斯原理，促进了光学研究的发展。
《光论》里面所涉及到的最重要的光学理论就是光波理论。他认为从波源发射出的子波中的每一点都可以作为子波的波源，每个子波波源波面的包洛面就是下一个新的波面。在此原理基础上，他发现了光的衍射、光的折射定律和反射定律，解释了光在光密介质中传播速度减小的原因，同时还画出了光进入冰洲石所产生的双折射现象图像，使人们对光的理解摆脱了只在视觉上的认识，推进了光学的发展。