Optické čerpání je proces, při kterém se světlo používá ke zvýšení (neboli „čerpání“) elektronů z nižší energetické hladiny v atomu nebo molekule na vyšší. Běžně se používá při konstrukci laserů k čerpání aktivního laserového média tak, aby se dosáhlo populační inverze. Tuto techniku vyvinul nositel Nobelovy ceny z roku 1966 Alfred Kastler na počátku 50. let 20. století.
Optické čerpání se také používá k cyklickému čerpání elektronů vázaných v atomu nebo molekule do přesně definovaného kvantového stavu. Pro nejjednodušší případ koherentního dvouhladinového optického čerpání atomového druhu obsahujícího jediný elektron vnějšího obalu to znamená, že elektron je koherentně čerpán do jediné hyperjemné podhladiny (označené m F {\displaystyle m_{F}\!} 
V praxi nemusí dojít ke zcela koherentnímu optickému čerpání z důvodu výkonového rozšíření šířky čáry přechodu a nežádoucích efektů, jako je zachycení hyperjemné struktury a zachycení záření. Proto orientace atomu závisí obecněji na frekvenci, intenzitě, polarizaci, spektrální šířce pásma laseru a také na šířce čáry a pravděpodobnosti přechodu absorbujícího přechodu.
V laboratořích fyzikálních bakalářů se běžně vyskytuje experiment s optickým čerpáním, který používá plynné izotopy rubidia a ukazuje schopnost radiofrekvenčního (MHz) elektromagnetického záření účinně čerpat a odčerpávat tyto izotopy.
Optické čerpání se provádí v laboratořích fyziků.