Holografija je stvaranje trodimenzionalnih slika koje se nazivaju hologrami. Proces je sličan onom kod fotografije, osim što umjesto snimanja slike, hvata svjetlosna polja. Kako bi se pokrenuo proces, lomom jedne svjetlosne zrake usmjerene na zrcalo nastaju dva snopa svjetlosti. Jedan snop je usmjeren na objekt koji se dokumentira, dok drugi osvjetljava medij za snimanje. Interferencija između ove dvije zrake stvara sablasnu 3D sliku kada je osvijetljena laserskom zrakom.
Svaka od zraka koja se koristi u procesu holografije ima ime. Zraka koja osvjetljava predmet koji treba uhvatiti naziva se snop objekta. Nadoknađuje ga referentna zraka koja svijetli na medij za snimanje. Nakon što je hologram razvijen, prikazuje se sijanjem laserske zrake kroz sliku. Postavlja se u suprotnom smjeru i pod kutom identičnim referentnoj gredi.
Holografske slike snimaju se na fotografskim pločama. Iako je proces prikupljanja slika donekle sličan običnoj fotografiji, prikuplja se više vizualnih informacija o konkretnom objektu nego s fotografijom. Raspršeni efekt reflektiranih svjetlosnih zraka bilježi dubinu i detalje koje objektiv fotoaparata ne može snimiti. Kamera bilježi sliku pomoću svjetlosti koja ne prodire u kutove objekta, već osvjetljava cijelo područje, prirodno ili putem umjetne rasvjete.
Kako se svjetlosne zrake koje se koriste u holografiji fokusiraju samo na određene objekte, okolina nije uključena u snimljenu sliku. Fotografska ploča bilježi vizualne smetnje koje nastaju uslijed udara svjetlosti u objekt. Ne hvata objekt kako se čini golim okom.
Kako bi holografija radila ispravno, svjetlosni snopovi moraju biti stabilni tijekom cijelog procesa snimanja slike, stanje poznato kao koherencija. Iz tog razloga, laseri su najčešće korišteni izvor jer ih je lakše držati potpuno mirnim. Međutim, mogu se koristiti i drugi izvori svjetlosti. Moguće je koristiti bilo koja dva izvora svjetlosti za stvaranje holograma sve dok mogu održavati dovoljnu duljinu koherencije.
Da bi hologram bio ispravno prikazan, svjetlo mora biti obasjano kroz snimljenu sliku točno tamo gdje je referentna zraka izvorno bila usmjerena. Inače će slika biti izobličena. Nakon što je snop na mjestu, ploča sa snimljenom slikom može se pomaknuti kako bi se druge strane objekta prikazale kao da je još uvijek prisutan.