This photo of my photoalbum was taken in Tokyo.

レンズとフィルム（あるいはCCDなどの撮像素子）の間に鏡を置き、フレーミングやピント調整は鏡に反射させた光をファインダー用スクリーンに投射して行い、露光時に鏡を跳ね上げる、あるいはハーフミラーを使用してフィルムや撮像素子に光を当てるという構造を持つカメラ。撮影用とファインダー用の光学系が共用され一系統となるため「一眼」、そして鏡によって光路を折り曲げるので「レフレックス」という。英語ではSingle Lens Reflex、略してSLRと呼ばれる。2007年現在、高級カメラの主流となっている形式である。異なる構造を持つカメラに二眼レフカメラやレンジファインダー・カメラがある。利点としては、ファインダー（およびファインダー用スクリーン）を変えずに撮影用レンズの交換ができ、パララックス（視差）の発生がなく、実写像に非常に近い像を見ながらフレーミングが可能なことである。この特徴のため、初期の一眼レフカメラは学術用として昆虫などを接写することを目的として開発された。欠点としては鏡などの内部反射機構の分だけ本体が大きくなることと、それに見合うバックフォーカス空間が必要となり、レンズ（特に広角レンズなど焦点距離が短いもの）の設計に制限が発生すること、原理上撮影される瞬間はファインダーから像が消失し確認ができないこと、などである。また、ミラーの動作に伴うショックや騒音も大きくなりがちである。一般的にはファインダーに正像を結ばせるためのペンタプリズム(廉価機種ではペンタミラー)が装着されていることが多いが、プリズムを持たないウエストレベルファインダー等が使える機種も存在する（ニコンFシリーズなどにオプションとして用意されている）。一眼レフカメラのうち、デジタル一眼レフカメラは略して「デジイチ」や「デジタル一眼」とも呼ばれる。前者はペンタックスで公式に使用されている。

日本初の一眼レフカメラ「アサヒフレックスI」、世界初のストロボ内蔵AF一眼レフカメラ「SFX」を発売するなど、高い技術開発力を誇る。主力製品にはデジタルカメラとそのアクセサリー、医療用内視鏡、光学モジュール、特殊レンズなどがある。このうち内視鏡分野ではオリンパス、フジノンと合わせた３社で世界市場を独占しているほか、光学モジュール分野では国内外のコンパクトデジタルカメラメーカーに光学部品を高いシェアで供給している。伝統的なカメラ業界のシェアとしてはニコン、キヤノンの後塵を拝しているが、デジタルカメラ部門では小型軽量化(レンズ交換式一眼レフにおいて世界最軽量）を実現した廉価な一眼レフ*ist DLを販売するなどニッチ市場で特徴ある製品を出している。 2006年11月30日発売のK10D（手ぶれ補正・CCDゴミ取り機能搭載、防塵・防滴ボディ）は、当初10月下旬発売予定であったが予想を大幅に上回る発注が殺到し、出荷数量確保のために発売が1ヶ月延期された。韓国のサムスンテックウィンと2005年10月に一眼レフカメラの共同開発で提携した。ペンタックスの上級役員の鳥越興は、「提携によって技術面でサムスンテックウィンから得られるものを期待しているのではなく、技術者同士の交流の中から、新しいタイプのカメラが生み出せるのではないか、その可能性に期待しています」と発言している。2006年10月にはサムスン初となるデジタル一眼レフカメラGX-10を発売した。社名の由来は、1957年発売のカメラ「アサヒ・ペンタックス」の商品名による。この名称は、「アサヒフレックス」に、ファインダーに内蔵される光学部品「ペンタプリズム」を搭載したことによる。