Immersionsöl (lat. immersio, -onis, Eintauchen, Untertauchen, Versenken) ist ein in der optischen Mikroskopie verwendetes Öl, das zwischen Immersionsobjektiv (meist ein Objektiv mit stärkerer Vergrößerung und numerischer Apertur größer als 1) und Deckglas gebracht wird. Der wesentliche Vorteil eines Immersionsöls ist ein gesteigertes Auflösungsvermögen der Mikroskopes. Die kleinste auflösbare Objektstruktur ist durch
gegeben. Da sich die numerische Apertur bei Immersionsobjektiven um den Faktor n erhöht, wird somit das Auflösungsvermögen gesteigert.
Außerdem wird der Fresnel-Reflex an der Frontlinse des Objektivs unterdrückt, wenn die Brechzahl des Frontlinsenglases nahe bei der des Immersionsöls liegt, was üblicherweise der Fall ist.
Gängige Immersionsöle haben eine Brechzahl von 1,5180, diese und weitere optische Eigenschaften von Immersionsöl sind international genormt.
Für spezielle Anwendungen existieren auch Immersionsöle mit höheren Brechzahlen bis zu ca. 1,78.