Pemrosesan gambar Fourier biasanya memecah gambar dengan mewakili setiap komponen seolah-olah itu adalah bagian dari frekuensi. Titik pada gambar umumnya diidentifikasi oleh penempatan kolom dan barisnya, sedangkan pemrosesan matematis biasanya dilakukan berdasarkan gelombang frekuensi grafis. Lokasi fisik bagian gambar biasanya menjadi input. Untuk keluarannya, algoritma pemrosesan citra yang disebut Transformasi Fourier sering digunakan oleh komputer untuk analisis citra, penyaringan, kompresi, dan rekonstruksi. Operasi ini dalam pemrosesan gambar Fourier biasanya dilakukan dengan menggunakan serangkaian rumus matematika.
Vertikal, atau atas dan bawah, dan posisi horizontal melintasi, umumnya dihitung secara numerik. Algoritma pemrosesan gambar dapat digunakan untuk mengubah kolom vertikal dan baris horizontal menjadi representasi yang setara dari setiap bagian gambar. Beberapa bagian gambar direpresentasikan pada frekuensi rendah, sementara yang lain sesuai dengan pola frekuensi tinggi; gambar yang berbeda dari rangkaian mikroskopis, misalnya, dapat diformulasikan untuk menunjukkan besaran, fase, atau aspek lain dari frekuensi. Magnitudo dalam pemrosesan citra Fourier umumnya menentukan seberapa besar frekuensi tertentu yang ada, sedangkan lokasi dari masing-masing jenis dapat ditunjukkan oleh fase.
Apakah suatu gambar jelas atau buram dapat memengaruhi representasi yang dihasilkan setelah pemrosesan gambar Fourier. Tepi pada gambar juga sering memengaruhi pola, sedangkan bentuk seperti huruf terkadang menampilkan pola karakteristik dengan pemfilteran gambar. Gambar dengan banyak objek dengan bentuk dan ukuran yang sama dapat membentuk pola simetris, sedangkan objek yang kurang simetris cenderung membuat struktur yang kurang terdefinisi dalam pemrosesan gambar Fourier.
Teknik yang terkait dengan teknologi pemrosesan gambar semacam ini termasuk difraksi optik. Ini adalah teknik pemrosesan gambar Fourier yang umum, dan sering kali merupakan awal dari analisis dan pemrosesan gambar. Difraksi optik kadang-kadang digunakan untuk menganalisis informasi struktural dalam sampel biologis, misalnya. Proses ini biasanya melibatkan penggunaan laser dan instrumen yang disebut difraktometer optik di laboratorium ilmiah. Aplikasi pemrosesan gambar terkait dapat mencakup inspeksi visual foto dari mikroskop, analisis kristal, dan rekonstruksi tiga dimensi.
Pemfilteran optik adalah bentuk lain dari pemrosesan gambar Fourier, biasanya dilakukan pada gambar dengan elemen yang dapat dibagi dengan garis lurus untuk menghasilkan komponen yang identik. Gangguan, yang disebut noise, dapat dihilangkan dari gambar untuk membuat gambar mikroskop lebih jelas. Pemrosesan gambar Fourier juga sering diterapkan pada gambar bergerak, hingga 30 bingkai per detik; waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan pemrosesan tersebut biasanya tergantung pada kecepatan komputer.