尽管非球面镜比普通球面透镜具有许多优势，但是非球面透镜的独特结构使其制造起来更加困难，因此光学设计人员必须权衡性能优势与更高成本。
非球面透镜的第一个优点是减少球差。当镜头无法将所有入射光畸变聚焦在同一点上时，就会发生球差。即使将其加工到理论极限，标准的球面透镜也永远无法达到非球面镜提供的精确聚焦水平。非球面不规则表面形状的本质就是使其能够更精确地同时操纵多种波长的光，从而获得更清晰的图像。
非球面透镜的另一个光学好处是能够校正像场弯曲等离轴像差。通常，光学设计人员必须“停止”其光学系统，以物理排除透镜最外侧的区域，该区域会在其边缘附近产生图像变形。由于非球面设计可以更好地将入射光校正到焦点上，因此增加了透镜的可用光圈，从而可以提供更大的光通量。
最后，使用非球面设计的最大好处之一就是减少了获得给定结果所需的总体镜片数量。由于非球面镜可以更好地控制通过系统的光，因此在许多情况下，单个非球面镜可以提供与以前串联使用的多个标准镜头相同的精度。这减少了整体重量，尺寸，甚至可能减少最终设计的成本。
