Il principio di base dell'olografia è utilizzare le interferenze per registrare le informazioni sul fronte d'onda, e quindi riprodurre l'immagine 3D attraverso la diffrazione illuminando il mezzo di registrazione.
Perché si chiama olografia? Significa in sostanza registrare tutte le informazioni sulla luce. Le fotocamere tradizionali catturano in genere le immagini 2D registrando le informazioni di ampiezza/intensità della luce. In contrasto, registrazioni olografiche non solo le informazioni di ampiezza ma anche le informazioni di fase della luce.
Illuminando il mezzo di registrazione, l'immagine dell'oggetto registrato può essere diffusa. Questa immagine ha in generale la direzione, il che significa che l'efficienza di diffrazione è maggiore in una direzione specifica (di solito la direzione progettata durante il processo di registrazione).