La modelización de la teledetección es la base para comprender las leyes de la naturaleza y también es un requisito previo para la extracción cuantitativa de información en teledetección. China ha construido un sistema de observación terrestre bastante completo y ha lanzado una serie de satélites de teledetección nacionales. Cómo aprovechar al máximo la eficacia aplicada de los satélites nacionales y servir a la construcción económica nacional es una demanda urgente para el desarrollo de modelos teóricos de teledetección de alta precisión. El modelo de doble reflexión y el modelo direccional de radiación infrarroja térmica son dos modelos teóricos importantes de teledetección óptica, el escenario del modelo va desde una superficie homogénea hasta una superficie compleja, cubriendo hojas, suelo, dosel, así como tipos de suelo fragmentados y formas complejas de superficies. En este artículo se realiza una revisión de los avances principales de los modelos teóricos de teledetección óptica en tamaños de elemento, dosel y superficie compleja, incluyendo modelos de tamaños de elemento como hojas y suelo, modelos de dosel como vegetación continua, vegetación discreta y modelos de estructura vegetal, modelos de superficie compleja como mezclas de tipos de suelo y modelos de montaña. Se ha conformado un sistema teórico de modelos de teledetección óptica a múltiples escalas hoja—suelo—dosel—superficies complejas, capaz de explicar las leyes básicas de la doble reflexión y la radiación infrarroja térmica a múltiples escalas de escenarios. El sistema teórico de modelos de teledetección óptica a múltiples escalas hoja—suelo—dosel—superficies complejas es un soporte clave para aplicaciones cuantitativas de teledetección, desempeñando un papel importante en la evaluación de cargas ópticas, mejoras en técnicas de observación, extracción de parámetros de superficie y simulación de modelos de superficie. Por último, el artículo realiza una revisión del futuro desarrollo de modelos teóricos de teledetección óptica.