ホログラフィーでは、各点について、参照光を用いて光波の位相を記録する。参照光は、記録の対象となる物体を照らす物体照明光と同じ光源から来ている。物体光と参照光とは、コヒーレンス（可干渉性）をもつ。参照光と物体光の重ね合わせによる光の干渉によって干渉縞ができる。これは普通の写真フィルムと同じ撮影技術であるが、干渉縞の微細な像を記録する必要があるので、専用のフィルムを使い、除震台を使うのが一般的である（ただし、パルスレーザーを光源とする場合には除震台は必須ではない）。これらの干渉縞は、フィルム上に回折格子を形成する。
再生.
ホログラフィーは物体光と参照光の干渉が必要となるため、コヒーレントな光波が必要であり、記録・再生にはレーザーが使われる。レーザーが発明されるより前のホログラムは、水銀灯のような不便なインコヒーレント光源を利用していた。
光のコヒーレンス長によって像の最大の深さが決まる。レーザーは通常数十センチメートルから数メートルのコヒーレンス長を持ち深い像を作ることができる。レーザーポインターはホログラフィーに利用するにはコヒーレンス長が短すぎるとされてきたが、小さなホログラムであれば作ることができる。大きなアナログホログラムはレーザーの電力が低すぎてレーザーポインターでは作ることができない。デジタルホログラフィーを利用すればこの問題に悩まされることはない。
種類.
光ホログラフィー.
光ホログラフィーは一般的なホログラフィーで光波の干渉像を記録する。
電子線ホログラフィー.
電子線ホログラフィーは電子線の干渉像を記録する。
音響ホログラフィー.
音響ホログラフィーは音波の干渉像を記録する。
マイクロ波ホログラフィー.
マイクロ波ホログラフィーはマイクロ波の干渉像を記録する。合成開口レーダーを使用するリモートセンシング等で使用される。
応用.
ホログラフィーは像を記録する以外にも、さまざまな応用がなされている。
計測.
光コンピュータ.
ホログラフィックメモリ.