本实用新型公开了一种阶梯式错层的手电筒光学系统，其包括灯座，灯座上设有多个发光元件以及与每一发光元件对应的反光杯。发光元件以阶梯式错层的方式设置在灯座上，每一反光杯的杯口处于同一平面。本实用新型通过将各发光元件以阶梯式错层的方式设置在灯座内，由此以能够在各发光元件上设计不同直径和不同深度的反光杯，以达到对各发光元件实现不同的聚光反射效果，从而满足使用者对不同聚光效果的照明要求。