Holografija je ustvarjanje tridimenzionalnih slik, imenovanih hologrami. Postopek je podoben kot pri fotografiji, le da namesto snemanja slike zajame svetlobna polja. Za začetek postopka se z lomom enega svetlobnega žarka, usmerjenega v ogledalo, ustvarita dva svetlobna snopa. En žarek je usmerjen v predmet, ki ga je treba dokumentirati, drugi pa osvetljuje snemalni medij. Interferenca med tema dvema žarkoma ustvari duhovito 3D sliko, ko je osvetljena z laserskim žarkom.
Vsak od žarkov, uporabljenih v procesu holografije, ima ime. Žarek, ki osvetli predmet, ki ga želite zajeti, se imenuje žarek predmeta. To izravnava referenčni žarek, ki sije na snemalni medij. Ko je hologram razvit, se prikaže z laserskim žarkom skozi sliko. Postavljen je v nasprotni smeri in pod kotom, ki je enak referenčnemu žarku.
Holografske slike so posnete na fotografskih ploščah. Čeprav je postopek zbiranja slik nekoliko podoben običajni fotografiji, se zbira več vizualnih informacij o določenem predmetu kot s fotografijo. Razpršeni učinek odbitih svetlobnih žarkov zajema globino in podrobnosti, ki jih objektiv kamere ne more posneti. Kamera zajame sliko s svetlobo, ki ne prodira v kote predmeta, temveč osvetli celotno območje, naravno ali z umetno osvetlitvijo.
Ker se svetlobni žarki, ki se uporabljajo v holografiji, osredotočajo le na določene predmete, okolica ni vključena v posneto sliko. Fotografska plošča beleži vizualne motnje, ki so posledica udarca svetlobe v predmet. Ne zajame predmeta, kot je videti s prostim očesom.
Da bi holografija delovala pravilno, morajo biti svetlobni žarki stabilni skozi celoten postopek zajemanja slike, stanje, znano kot skladnost. Zaradi tega so laserji običajno najpogosteje uporabljen vir, saj jih je lažje popolnoma mirovati. Lahko pa uporabite druge vire svetlobe. Za ustvarjanje holograma je mogoče uporabiti katera koli dva svetlobna vira, če lahko vzdržujeta zadostno dolžino koherentnosti.
Da bi bil hologram pravilno prikazan, mora biti svetloba usmerjena skozi posneto sliko točno tja, kamor je bil referenčni žarek prvotno usmerjen. V nasprotnem primeru bo slika popačena. Ko je žarek na mestu, lahko ploščo s posneto sliko premaknete, da prikažete druge strani predmeta, kot da je še vedno prisoten.