Do có đường kính lõi rất nhỏ, cáp quang đơn-mode chỉ cho phép một tia sáng truyền qua. Điều này cho phép tín hiệu dữ liệu được truyền đi ở khoảng cách rất xa với sự mất mát công suất ít hơn so với cáp quang đa-mode. Các cáp này được sử dụng trong mạng viễn thông đường dài để kết nối giữa các thành phố hoặc thậm chí là các quốc gia. Trong các doanh nghiệp lớn có nhiều văn phòng tại các địa điểm khác nhau, cáp quang đơn-mode cung cấp kết nối tốc độ cao đáng tin cậy giữa các khu vực.