单镜反射相机光学组件示意图
① 镜头组（本例子使用天塞镜头）
② 可升降45度反射镜
③ 快门帘
④ 胶卷胶片或感光耦合元件或CMOS
⑤ 对焦屏
⑥ 聚焦透镜
⑦ 五棱镜
⑧ 取景器
自从1970年代起，这项技术开始得到广泛应用，单镜反光相机成为了高级摄影爱好者和专业摄影师的新宠。
单镜反光相机最主要的优势在于摄影者可以从取景器中直接观察到通过镜头的图像，称之为单轴反射式取景。许多现代的单镜头反光相机都提供了辅助对焦装置，包括测距连动装置和自动对焦功能。为了减少重量，许多现代的单镜头反光照相机用五面镜代替了五棱镜。
旁轴照相机使用一个额外的反光系统将图像反射到取景器上，这样在取景框上得到的图像与镜头所拍摄的是有差别的。在摄影者与被摄物体距离较远时这种差别并无大碍，但是当进行近距或微距拍摄时，这种差别就非常明显。而单镜反光相机则因取景和照相是同一光路，避免了近、微距摄像中的视差现象。
大多数单镜反光相机具有快速更换镜头的能力，使相机的用途更加广泛。同一台照相机可以用于肖像、风景、运动和微距拍摄。一些早期的非单镜头反光相机也具有这项能力。
大多数单镜反光相机使用35mm的胶片，这样的大小为大多数摄影爱好者和一些专业应用平衡了照片质量、尺寸和成本等因素。注重大图输出质量的专业摄影师会使用较大片幅的单镜反光相机。
电子化
编辑
1985年，Minolta于日本推出α7000（北美推出称为MAXXUM 7000），不但于机身内整合自动对焦（AF）、镜后测光（TTL）等技术，更将以往在镜头上调整的光圈环移至机身，也将常见的机械旋钮改为数码按键，并加入了现今常用的PASM测光模式，机身上另有LCD显示各项摄影参数。α7000的推出，刺激了当年日渐颓靡的单镜头反光相机市场，并促使日本各大相机厂商于日后推出全电子化的单反机身，如Canon于1987年推出EOS（Electro-Optical System）相机，使用电路取代传统的机械连动，此后全力投入电子化单反系统，不再推出机械式相机。
数字化
编辑
1990年代中期数码单镜反光相机开始发展，其便利性受到许多专业使用者的喜爱，2003年后数码单镜反光相机与储存媒体的大幅平价化，让许多业余摄影者得以省却冲片费用，也让单镜反光相机更加普及。