マウスを動かすと、底部にあるボールが机の上をころがります。このボールの横方向と縱方向の回転量と回転方向を調べると、マウスの縦横の移動量と移動方向がわかります。マウスの移動情報の信号は、制御チップによってカウントされ、相対座標データとしてパソコンへと送られます。

機械式マウスには、ローラーとボールの接触部にゴミがひっかかったり、摩擦の低い机の上ではボールがスリップしてうまく使えないという弱点がありました。それらを克服したのが光学式マウスです。光学センサによって、机の上の模様や微妙な凹凸を毎秒数千回のスピードで読み取り、マウスがどの方向にどれくらい移動したかを検出します。