全息攝影是一種能夠記錄波前并在之后重新構建的技術。全息攝影作為一種生成三維圖像的方法最為著名，但它也有廣泛的其他應用。原則上，任何類型的波都可以制作全息圖。

全息圖是通過將第二個波前（通常稱為參考光束）疊加在感興趣的波前上，從而產生一個記錄在物理介質上的干涉圖案而制成。當只有第二個波前照射到干涉圖案時，它就會發生衍射，從而重新形成原始波前。全息圖也可以通過計算機生成，對兩個波前進行建模并以數字方式將它們加在一起。然后將生成的數字圖像打印到合適的掩膜或膠片上，并由合適的光源照射，以重建感興趣的波前。

匈牙利裔英國物理學家丹尼斯-加博爾（匈牙利語：Gábor Dénes）因其發明和發展全息方法而于1971年被授予諾貝爾物理學獎。

他的工作是在20世紀40年代末完成的，是建立在其他科學家在X射線顯微鏡領域的開創性工作之上的，包括1920年的Mieczys?aw Wolfke和1939年的William Lawrence Bragg。這一發現是位于英國拉格比的英國湯姆森-休斯頓公司（BTH）研究改進電子顯微鏡的一個意外結果，該公司于1947年12月申請了專利（專利號GB685286）。最初發明的技術仍然用于電子顯微鏡，它被稱為電子全息術，但光學全息術直到1960年激光的發展才真正取得進展。全息術這個詞來自希臘語?λο?（holos；整體）和γραφ?（graphē；書寫或繪畫）。

全息圖是一種干擾模式的記錄，它可以利用衍射技術再現一個三維光場。重現的光場可以產生一個圖像，它仍然具有深度、視差和其他原始場景的特性。全息圖是一種光場的攝影記錄，而不是由鏡頭形成的圖像。全息媒介，例如由全息過程產生的物體（可稱為全息圖），在漫反射的環境光下觀看，通常是無法理解的。它是將光場編碼為攝影介質的不透明度、密度或表面輪廓變化的干涉圖案。當適當的照明時，干涉圖案將光線衍射成原始光場的精確再現，而其中的物體表現出視覺深度線索，如視差和透視，隨著不同的觀看角度而真實地變化。也就是說，從不同角度觀看圖像代表了從類似角度觀看的主體。在這個意義上，全息圖不只是有深度的幻覺，而是真正的三維圖像。

激光的發展使蘇聯的Yuri Denisyuk和美國密歇根大學的Emmett Leith和Juris Upatnieks在1962年制作了xxx張記錄三維物體的實用光學全息圖。早期的全息圖使用鹵化銀感光乳劑作為記錄媒介。他們的效率不高，因為產生的光柵吸收了大部分的入射光。各種將透射率的變化轉換為折射率的變化的方法（稱為漂白）被開發出來，這使得全息圖的制作效率xxx提高。

光學全息術需要一個激光來記錄光場。在早期，全息術需要高功率和昂貴的激光器，但目前，大規模生產的低成本激光二極管，如DVD刻錄機上的那些，以及其他常見的應用，都可以用來制作全息圖，并使全息術更容易被低成本的研究人員、藝術家和專門的業余愛好者所接受。整個記錄場景的微觀層面的細節可以被再現。

然而，三維圖像可以用非激光的光線來觀看。然而，在通常的實踐中，為了消除觀看全息圖的激光照明的需要，在某些情況下，為了制作全息圖，會對圖像質量作出重大的妥協。全息人像攝影經常采用非全息的中間成像程序，以避免危險的高功率脈沖激光，因為需要用激光將移動的物體完美地定格在極不耐運動的全息記錄過程中。現在，全息圖也可以完全由計算機生成，以顯示從未存在的物體或場景。大多數全息圖都是靜態物體，但現在正在開發在全息體積顯示器上顯示變化場景的系統。

全息攝影也用于許多其他類型的波。

全息攝影是一種技術，它能使一個光場（通常是光源散射的結果）成為全息影像。