Los cristales biaxiales se caracterizan por tres índices de refracción. Para la mayoría de las direcciones de los rayos, ambas polarizaciones se clasifican como rayos extraordinarios, pero con índices de refracción efectivos diferentes. Los dos índices de refracción se determinan a partir del elipsoide de Fresnel. Aunque no existe un eje de simetría, hay dos ejes ópticos definidos como direcciones por las cuales la luz se propaga sin birrefringencia. Además, existen dos ejes diferentes denominados ejes de rayos binormales en los que la velocidad de propagación es independiente de la polarización. Otro fenómeno es la birrefringencia circular.