Gambar holografik adalah pola gelombang cahaya yang dibuat oleh berkas cahaya koheren dari laser, dan direkam pada layar, film, atau pelat fotografi. Pencitraan semacam ini membutuhkan sinar laser yang dibagi menjadi dua bagian saat mencapai permukaan suatu objek. Sinar referensi merekam gambar langsung ke pelat fotografi permukaan film, sedangkan sinar kedua memberikan refleksi objek, merekam gambar objek. Kedua bagian dari berkas split telah menempuh jalur yang berbeda, tidak lagi koheren, dan dengan demikian, menciptakan pola interferensi cahaya yang ketika diterangi oleh jenis sinar laser koheren yang sama, menciptakan gambar objek tiga dimensi. Teknik ilmiah aktual yang digunakan untuk membuat pencitraan holografik dikenal sebagai rekonstruksi muka gelombang.
Seperti kebanyakan penemuan ilmiah, konsep holografi, atau holografi elektron ditemukan secara tidak sengaja oleh fisikawan Inggris kelahiran Hungaria Dennis Gabor ketika ia sedang melakukan penelitian mengenai perbaikan mikroskop elektron. Holografi elektron seperti yang awalnya ditemukan masih digunakan di bidang mikroskop elektron. Versi modern dari hologram, seperti yang dipahami orang pada awal abad ke-21, tidak dikembangkan sampai tahun 1960, ketika teknologi laser dapat membuat gambar cahaya-optik terlihat. Versi tiga dimensi praktis pertama dari hologram dibuat pada tahun 1962 di Uni Soviet oleh Yuri Denisyuk.
Ada beberapa jenis hologram. Untuk pencitraan holografik transmisi, jenis yang biasanya digambarkan dalam film fiksi ilmiah, sumber cahaya monokromatik melewati hologram untuk membuat gambar yang terlihat. Pencitraan holografik refleksi menghasilkan jenis hologram yang terlihat pada kartu kredit dan stiker DVD. Cahaya putih dipantulkan dari permukaan hologram untuk menciptakan gambar yang terlihat. Otak merasakan cahaya bersinar melalui atau memantulkan hologram dan menafsirkan pola cahaya yang dihasilkan sebagai gambar tiga dimensi.
Pada 2011, jenis pencitraan holografik sedang dikembangkan dan digunakan oleh beberapa perusahaan teknologi tinggi yang disebut telepresence holografik. Dalam teknologi pencitraan holografik baru ini, campuran suara dan video ditransmisikan melalui koneksi Internet dan digabungkan untuk menciptakan hologram real-time seukuran orang yang berbicara dari lokasi yang jauh. Dokter saat ini menggunakan teknologi pencitraan holografik ini untuk mengirimkan gambar holografik seukuran aslinya untuk memeriksa pasien, atau lebih tepatnya, gambar holografik mereka, dan melakukan diagnosis waktu nyata. Sistem peradilan dan pengadilan di seluruh dunia juga ingin menerapkan teknologi pencitraan holografik baru ini untuk membawa sistem pengadilan ke daerah pedesaan di mana belum ada sistem pengadilan. Melalui teknologi pencitraan holografik, pertemuan, ruang rapat, dan ruang sidang di masa depan akan memungkinkan semua pihak untuk tampil bersama di ruangan yang sama meskipun mereka tidak hadir secara fisik.