因为材料的折射率取决于入射波长，故单个透镜的焦距取决于入射波长。这在单透镜配合白光源使用时导致模糊焦点。这种现象称为色差。消色差透镜可凭借其多元件设计来部分地补偿色差。

消色差透镜的构成光学元件一般包括正透镜和负透镜，它们的色散程度不同。如果仔细选择这些组成构建的材料色散值和焦距，则可以部分抵消色差。通常，消色差透镜设计成对于可见光谱的相反两边的两种波长具有相同焦距。这样能在很宽的波长范围上产生几乎固定的焦距。

在利用大波长范围的任何宽带成像应用中使用消色差透镜都是有利的。图①为许多不同波长的光入射在平凸单透镜和消色差双合透镜上时对焦距产生的影响。用消色差双合透镜代替单透镜之后，焦点的直径从147µm减小到17µm。

恒洋光学消色差透镜是任何要求苛刻的光学应用的良好选择，因为它们比球面单透镜具有实质较好的性能。消色差双胶合透镜对于大多数无限共轭的应用已足够，且双胶合透镜对是有限共轭的理想选择。然而，这些光学元件中所用的胶合剂减小了它们的损伤阈值，并限制了它们在高功率系统中的可用性。空气间隔的双合透镜是高功率应用的理想选择，因为它们的损伤阈值比消色差胶合透镜更大。此外，空气间隔的双合透镜比双胶合透镜多两个设计变量，因为透镜内表面不需要具有相同曲率。这些额外变量使空气间隔双合透镜在透射波前误差、光斑大小和像差方面远远胜过双胶合透镜的性能。然而，空气间隔的双合透镜也比双胶合透镜更昂贵。

消色差三合透镜可为有限共轭比和无限共轭比而设计。这些三合透镜中间是一个低折射率的光学元件，它胶合在两个相同的高折射率外部光学元件之间。它们能够校正轴向色差和横向色差，且它们的对称设计比胶合双合透镜具有较好的性能。