オーバーコッヘン本社敷地内に展開する光学博物館。１９７１年に創立１２５周年を記念して開設された。ドイツの光学業界は第二次世界大戦中に多くの重要光学文化財を焼失したが、カールツァイス財団が大勢のコレクターに声をかけ、貴重なコレクションを多数譲り受けることに成功。フランツヨーゼフ皇帝の眼鏡、ナポレオン愛用の望遠鏡、東郷平八郎元帥が使ったのと同じダブルスコープまで揃えることができた。館内には大きく分けてカメラ、顕微鏡、双眼鏡（望遠鏡）、眼鏡の４カテゴリが展示されている。ショーケースに張られたガラスは全てツァイス特製の無反射ガラスで、移り込みに邪魔されることなくコレクションを拝むことができる。