由于材料的不均匀使光信号向四面八方散射而引起的损耗称为瑞利散射损耗。散射损耗主要是由材料微观密度不均匀引起的瑞利（Rayleigh）散射和由光纤结构缺陷（如气泡）引起的散射产生的。结构缺陷散射产生的损耗与波长无关。
瑞利散射损耗αR与波长λ4次方成反比，可用经验公式表示为αR=A/λ4，瑞利散射系数A取决于纤芯与包层折射率差Δ。当Δ分别为0.2%和0.5%时，A分别为0.86和1.02。瑞利散射损耗是光纤的固有损耗，它决定着光纤损耗的最低理论极限。如果Δ=0.2%，在1.55μm波长，光纤最低理论极限为0.149 dB/km。
光纤制造中，结构上的缺陷会引起与波长无关的散射损耗。