Appelé aussi lunette/niveau, le niveau optique est utilisé pour faire des nivellements. Il est composé d’une lunette optique fixée sur un trépied. Il est utilisé par l’opérateur pour lire les mesures sur une règle graduée (mire), qui est tenue par un opérateur.

On distingue différents types de niveau, et notamment :

- niveau à double visée, dans lequel la nivelle et éventuellement la lunette peuvent prendre deux positions, ce qui permet d’effectuer deux visées. Même lorsque le niveau n’est pas réglé, la moyenne des lectures est correcte, compensant l’erreur d’alignement par double retournement.
- niveau à pinnules, avec une nivelle associée à une règle portant l’alidade.
- Niveau d’Égault, comportant une nivelle torique solidaires de l’axe principal et deux étriers, sur lesquels repose une lunette de visée amovible. L’ensemble peut tourner de 200 gons autour de l’axe principal pour effectuer une deuxième visée.
- les niveaux utilisés couramment sont dits « niveaux automatiques », car après une mise à l’horizontale rapide et grossière par l’opérateur, l’axe de visée se met automatiquement à la perpendiculaire de la verticale du lieu.
- les niveaux de dernière génération sont dits « niveaux électroniques » ou « à code barres ». La mire est munie d’un code-barre, que le niveau décode. La lecture, l’enregistrement, l’affichage et le transfert sur ordinateur sont automatiques.

Certains niveaux automatiques peuvent être équipés d’un « micromètre » à « lame à faces parallèles », et sont alors utilisés conjointement à des mires en invar pour des nivellements de précision.