De forma análoga al caso de los objetivos angulares, vuelve a existir una paradoja cuando utilizamos teleojetivos de longitud focal larga, a partir de los 200 mm. Esta paradoja consiste en el hecho de que las definiciones de longitud focal vuelven a chocar con las distancas físicas presentes en este tipo de objetivos.
Si un objetivo de longitud focal fija (o una posición de longitud focal en un zoom) tiene, por ejemplo, 200 mm., lo que estamos afirmando es que la distancia entre el centro óptico de la lente y el sensor, cuando enfocamos a infinito, es de 200 mm., pero si nos molestamos en medir la distancia entre la posición del plano del sensor con el final del objetivo (sin pétalo protector, desde luego) nos encontramos con el hecho aparatentemente imposible de que ésta es mucho menor que la longitud focal teórica. Esta situación es tanto más evidente cuanto mayor es la longitud focal. Los teleobjetivos de 500 mm, no miden medio metro, ni mucho menos.
¿Qué está ocurriendo?. La explicación viene dada en la figura que encabeza el artículo. La existencia de una lente divergente en la parte posterior del objetivo crea una lente virtual convergente que puede llegar a encontrarse fuera del propio objetivo y es la que debe utilizarse para consideraciones de longitud focal teórica.