Ein Pentaprisma ist ein fünfseitiges Prisma. Von den fünf Flächen werden vier optisch genutzt, zwei als Ein- und Austrittsflächen und zwei als Reflexionsflächen. Diese sind verspiegelt, da der Lichteinfall für die Totalreflexion zu steil ist. Im Gegensatz zu einfachen Reflexionsprismen erzeugt das Pentaprisma ein seitenrichtiges und aufrecht stehendes Bild.
Werden die Oberflächen nicht verspiegelt, kann das Pentaprisma zur Sonnenbeobachtung eingesetzt werden. In diesem Falle kommt es an den reflektierenden Flächen nur zu partieller Reflexion. An der ersten Oberfläche werden 4 % reflektiert. Die restlichen 96 % gehen durch die unverspiegelte Glas/Luft-Fläche hindurch und werden mittels eines kleinen Spiegels aus dem Prismagehäuse gespiegelt. Von den verbleibenden 4 % gehen noch einmal 96 % durch Teilreflexion verloren, so dass am Ende nur noch 0,16 % der ursprünglichen Licht- und Wärmemenge zur Beobachtung übrig bleiben.
Da dies zur visuellen Beobachtung noch zu viel ist, muss ein Neutraldichtefilter oder Polarisationsfilter nachgeschaltet werden.
Das Pentaprisma lässt sich nur bei Refraktoren einsetzen. Bei Reflektoren kann die Wärmeentwicklung am Fangspiegel so groß werden, dass dieser unter Umständen beschädigt wird. Man muss hier das Licht bereits vor dem Eintritt in das Teleskop dämpfen.
Eine Variante des Pentaprismas ist das Dachkant-Pentaprisma oder kurz Dachkantprisma, das ein aufrecht stehendes, aber seitenverkehrtes Bild erzeugt. Bei diesem wird eine Spiegelfläche durch zwei zueinander rechtwinklige Flächen ersetzt. Diese müssen nicht verspiegelt werden, da man die Totalreflexion nutzen kann. Das Dachkantprisma wird oft im Sucher von Spiegelreflexkameras eingesetzt (Pentaprismensucher). Hierbei erhält man ein seitenrichtiges und aufrechtes Bild, weil das Bild auf der Mattscheibe der Kamera aufrecht und seitenverkehrt ist.
Eine Besonderheit des Pentaprismas ist, dass der Austrittswinkel des Lichtstrahls immer 90° zum Eintrittswinkel steht. Somit ist das optische Bauteil invariant gegenüber Störgrößen (Verkippen des Prismas).