Явище повного внутрішнього відбивання можно спостерігати в природі.
Спостереження міражів також пояснюється явищем повного внутрішнього відбивання. Багаторазове відбивання від внутрішньої поверхні волокна є основою принципу дії світловодів, які збільшують у мільйон разів обсяг переданої інформації. Передавання оптичної інформації на відстань за допомогою ендоскопів використовують у техніці та медицині. Крім того, явище повного відбивання застосовується в біноклях, перископах, ката фотах, засобах дорожнього руху тощо.