La parola reflex ha nel corso degli anni assunto un valore quasi magico per i fotografi: fotocamera reflex come sinonimo di fotocamera di alta qualità, di livello professionale.

In realtà reflex è semplicemente il nome di un particolare tipo di mirino che permette di inquadrare la scena da fotografare attraverso l'obiettivo stesso (TTL through the lens = attraverso l'obiettivo); questo sistema in inglese è indicato con un'altra sigla SLR, single lens reflex = reflex a un solo obiettivo, per distinguerla dalle reflex a doppio obiettivo (tipo Rolleiflex).

Il funzionamento di un mirino reflex è illustrato nei disegni a destra (selezionabili dal menu a tendina sopra il disegno). I due componenti fondamentali del sistema sono un prisma a cinque facce, noto come il pentaprisma e uno specchio mobile che può assumere due posizioni, sollevato in alto in modo da scoprire il piano pellicola e permettere lo scatto di una foto, oppure inclinato di 45º; questa seconda posizione permette di riflettere verso l'alto l'immagine che viene dall'obiettivo; i raggi luminosi entrano nel pentaprisma passando attraverso un vetrino di messa a fuoco, e nel pentaprisma vengono riflessi due volte fino ad arrivare all'oculare e all'occhio del fotografo. Il vantaggio di usare un pentaprisma sta nel fatto che le due riflessioni capovolgono l'immagine proveniente dall'obiettivo, già capovolta, e quindi inviano al fotografo un'immagine dritta.

Il grande vantaggio del mirino reflex sta nella possibilità di inquadrare la scena attraverso l'obiettivo stesso e di vedere quindi esattamente l'immagine che finirà sulla pellicola (o sul sensore). Cambiando obiettivo il mirino reflex continua a funzionare perfettamente senza bisogno di alcun aggiustamento. Per questo motivo il mirino reflex è usato prevalentemente dalle fotocamere a obiettivi intercambiabili (e in molte fotocamere con obiettivo zoom).

Accanto a questo enorme vantaggio il sistema reflex ha anche qualche svantaggio: un attimo prima dello scatto lo specchio deve essere sollevato per consentire alla luce di arrivare al piano della pellicola (o del sensore); questo sollevamento provoca inevitabilmente qualche vibrazione con possibilità di micromosso; questo problema è spesso ricordato dai sostenitori delle fotocamere con mirino a telemetro (tipo Leica). E le fotocamere reflex più raffinate prevedono la possibilità di sollevare manualmente lo specchio prima dello scatto; un'operazione questa possibile solo in combinazione con l'uso del cavalletto; con lo specchio sollevato infatti il fotografo non vede più la scena da inquadrare!

Un altro svantaggio del sistema reflex è la necessità di realizzare fotocamere con un tiraggio piuttosto elevato (~42-47mm); la cosa è inevitabile per lasciar spazio allo specchio, ma rende più ingombrante la fotocamera reflex e più complessa la realizzazione di obiettivi grandangolari.

Questi due difetti del sistema reflex non sono stati comunque tali da impedirne l'enorme successo, anche perchè si sono nel corso degli anni trovate tecniche per ridurre al minimo le vibrazioni dello specchio e per progettare obiettivi grandangolari di grande qualità.

E negli ultimi anni si sono imposte le DSLR (digital single lens reflex) reflex digitali che al posto della pellicola hanno un sensore CCD; a differenza delle compatte digitali le reflex digitali non possono utilizzare il monitor LCD sul dorso per inquadrare la scena, per il semplice motivo che il sensore CCD è coperto dallo specchio. Nel 2007 però Olympus è riuscita ad aggirare l'ostacolo con la E-330 che riesce a visualizzare un'immagine live view sul monitor LCD in due modi: a) sollevando lo specchio (ovvio!); b) inserendo un sensore apposito tra lo specchio e l'oculare. Monitor live view sono ora (2010) presenti su molte reflex Canon e Nikon oltre che su tutte le Olympus posteriori alla E-330.

Con l'avvento della fotografia digitale è nato anche un altro tipo di mirino TTL quello elettronico e sono diventati possibili sistemi non reflex o mirrorless di fotocamere a obiettivi intercambiabili, detti anche EVIL come il micro 4:3 nato nell'agosto 2008 ed NX l'analogo sistema della Samsung presentato nel gennaio 2010.