Funciona gracias a uno de los principios de la óptica: la reflexión. La luz viaja siempre en línea recta, pero si choca con un espejo rebota y cambia de dirección. Entonces, en el caleidoscopio los pedacitos de plástico de colores se reflejan en los espejos y vemos esas formas tan raras porque lo que se refleja en un espejo rebota y se refleja en los otros dos y cuando esto sucede las imágenes que se reflejaron se vuelven a reflejar, y así sucesivamente.
Lo mejor de este fenómeno es que los rayos de luz siguen rebotando en los espejos una y otra vez. Por eso, cuando miramos dentro del caleidoscopio nos encontramos con una imagen formada por los pedacitos de plástico repetidos muchísimas veces. El secreto es que cuando giras el caleidoscopio, los pedacitos de plástico cambian de lugar y se ve una imagen totalmente distinta a la anterior. Estas imágenes son irrepetibles porque hay tantos pedacitos de plástico que es imposible que todos queden dos veces en el mismo lugar.