gdzie: – współczynnik załamania światła ośrodka pierwszego, – współczynnik załamania światła ośrodka drugiego, – względny współczynnik załamania światła ośrodka drugiego względem pierwszego, – kąt padania, kąt między promieniem padającym a normalną do powierzchni granicznej ośrodków, – kąt załamania, kąt między promieniem załamanym a normalną.
Jeżeli światło przechodzi z ośrodka o mniejszym współczynniku załamania światła do ośrodka o współczynniku większym (np. powietrze-woda), tak jak na rysunku, to kąt załamania jest mniejszy od kąta padania. Jeżeli na odwrót (szkło-powietrze) – kąt załamania jest większy.
Współczynnik załamania dla danego ośrodka rośnie wraz z gęstością, np. w atmosferze maleje wraz z wysokością. Dla różnych ośrodków tendencja ta jest na ogół również zachowana, ale nie jest regułą. Przykładem może być etanol, który ma mniejszą gęstość niż woda, ale większy współczynnik załamania.
Historia Już Klaudiusz Ptolemeusz w II w. n.e. podał przybliżone prawo załamania, przyjmując proporcjonalność kątów. W XIII w. Robert Grosseteste sugerował dużo grubsze przybliżenie – kąt załamania miałby być równy połowie kąta padającego.