Holografi är skapandet av tredimensionella bilder som kallas hologram. Processen liknar den för fotografering förutom att istället för att spela in en bild, fångar den ljusfält. För att starta processen skapas två ljusstrålar genom brytningen av en ljusstråle riktad mot en spegel. Den ena strålen riktas mot objektet som ska dokumenteras, medan den andra lyser upp inspelningsmediet. Interferensen mellan dessa två strålar skapar en spöklik 3D-bild när den belyses med en laserstråle.
Var och en av strålarna som används i holografiprocessen har ett namn. Strålen som lyser upp objektet som ska fångas kallas objektstrålen. Den förskjuts av referensstrålen som lyser på inspelningsmediet. När hologrammet har framkallats visas det genom att en laserstråle lyser genom bilden. Den är placerad i motsatt riktning och i en vinkel som är identisk med referensstrålen.
Holografibilder är inspelade på fotografiska plattor. Även om processen att samla in bilder påminner något om vanlig fotografering, samlas mer visuell information om det specifika objektet in än med ett fotografi. Den spridda effekten av de reflekterade ljusstrålarna fångar djup och detaljer som en kameralins inte kan registrera. En kamera fångar en bild med hjälp av ljus som inte tränger igenom objektets vinklar, utan snarare lyser upp hela området, antingen naturligt eller via artificiell belysning.
Eftersom ljusstrålarna som används i holografi bara fokuserar på vissa objekt, ingår inte omgivningen i den tagna bilden. Den fotografiska plattan registrerar den visuella störningen som uppstår när ljuset träffar objektet. Den fångar inte föremålet som det ser ut för blotta ögat.
För att holografi ska fungera korrekt måste ljusstrålarna vara stabila under hela bildtagningsprocessen, ett tillstånd som kallas koherens. Av denna anledning tenderar lasrar att vara den mest använda källan eftersom de är lättare att hålla helt stilla. Andra ljuskällor kan dock användas. Det är möjligt att använda två valfria ljuskällor för att skapa ett hologram så länge de kan bibehålla en tillräcklig koherenslängd.
För att ett hologram ska visas korrekt måste ljuset lysa genom den tagna bilden exakt där referensstrålen ursprungligen riktades. Annars kommer bilden att förvrängas. När strålen är på plats kan plattan med den tagna bilden flyttas för att visa andra sidor av objektet som om det fortfarande finns kvar.