As propriedades de interferência entre ondas luminosas são aproveitadas na holografia para o registro direto (o "congelamento") da luz recebida por um plano, onde está situado o filme fotográfico de alta resolução, dotado de 3.000 linhas por milímetro (os filmes comuns resolvem, no máximo, cem linhas/milímetro). O processo se baseia na gravação de uma grade de interferência no filme através da incidência simultânea de dois feixes de raios laser (figura 2a), o que permite a reconstrução posterior de um deles a partir da iluminação, com o outro, do filme revelado (figura 2b). 

Na tomada de um holograma, um dos feixes foi dirigido antes ao objeto que se deseja reproduzir, gerando, no filme, uma interferência mais complexa, que constitui um código microscópico capaz de guardar, inclusive, a informação da direção de incidência da luz (figura 3a).

   Não havendo lentes focalizadoras (mas apenas expansoras dos feixes), nada perturba o processo natural de propagação da luz. Após o processamento fotográfico, o filme volta a ser iluminado com um dos feixes, devolvendo uma imagem virtual que reconstitui a imagem do objeto (figura 3b). Sendo obtidos a partir de uma única fonte monocromática, os hologramas convencionais só possuem cores artificiais. No entanto, a reprodução de cores por tricomia (isto é, combinação das três cores básicas) vem progredindo tecnologicamente a cada ano, com a utilização de um laser de hélio-neônio (que emite em vermelho) e outro de argônio (que emite em verde e azul).

   Por meio de outras técnicas holográficas secundárias, poderemos conseguir que a reconstituição seja feita por meio da luz branca comum, bem como obter uma montagem de cenas consecutivas, que resulta em animação. Nos casos mais simples, os objetos só podem ser corpos perfeitamente rígidos e estáticos, limitação que pode ser superada através do uso de lasers pulsados, de alta potência, que permitem "congelar" o movimento num holograma ultra-rápido, ou então por meio da composição de muitas fotografias comuns num mesmo holograma, o que leva à recuperação da tridimensionalidade.