Un caleidoscopio funciona al reflejar la luz que se topa con una superficie reflectante, como un espejo. Tiene dos o más espejos colocados en ángulo entre sí. El conjunto del espejo está rodeado por un estuche, con un agujero para el ojo en un extremo de los espejos y una colección de objetos en el otro extremo.
Estas superficies reflectantes generalmente forman un triángulo o una forma de V. Cuando se gira un caleidoscopio, las piezas se mueven y se puede ver un diseño diferente. Los reflejos rebotan de un lado a otro dentro del tubo creando varias imágenes. Lo que una persona ve cuando mira a través del ojo no es exactamente lo mismo dos veces. Por lo general, los caleidoscopios tienen una colección de piezas de vidrio, cuentas y botones que forman diseños intrincados y atractivos. Esto es en parte debido a la simetría. Todas las imágenes repetidas son simétricas en relación con la imagen al lado de ellas. Una combinación precisa de superficies reflectantes da como resultado imágenes simétricas precisas.
Los objetos dentro de un movimiento de caleidoscopio, es por eso que después de rotar o agitar el contenedor, los objetos nunca tienen la misma disposición una segunda vez. Tampoco es posible tener dos diseños completamente idénticos. Diferentes patrones se forman a medida que los reflejos del objeto se mueven de un lado a otro y se fusionan con otros. Tres o más espejos crean un diseño con patrones geométricos y más intrincados y reflejos sin fin. Por ejemplo, un caleidoscopio con tres espejos crea reflexiones triangulares complejas.
