設有一物體被一光源照射後，由物體表面散射（scatter）出來的光波再進入觀察者眼中。假如我們能夠把這個波形儲藏在某一處，然後再把這一波前重新組合起來，使波形以同樣的形狀進入觀察者眼中，我們便能看到與原物同樣的像，而且這時候看到的像與原物相同，有立體感。我們如任意移動眼的位置，可以看到物體的不同部位。這就是全像攝影的基本原理，全像攝影最初稱為波前重建的道理在此· 要製作一張全像攝影相片，物體首先必須用一道雷射束照射，然後第二道雷射束與第一道光束的反射產生繞射的圖案（兩道光束交集的地區），被記錄於底片上。底片洗出後，看起來像是無意義的光圈與條紋組合。但是當底片被另一道雷射束照射時，一個三度空間的立體影像就會出現在底片中（這不同於一般印刷式的所謂全像相片，只有狹窄的角度可見立體影像。真正的全像攝影相片是沒有角度限制，而且必須用雷射光才可見影）。
全像攝影相片是靠雷射做出的一種三度空間立體攝影相片。
像的立體不是全像攝影唯一特殊之處。如果一朵玫瑰的全像相片被割成兩半，然後用雷射照射，會發現每一半都有整個玫瑰的影像。事實上，即使把這一半再分為兩半，然後再分下去，每一小塊底片中都會包含著一個較小的，但是完整的原來影像。不像平常的相片，全像相片的每一小部份都包含著整體的資料全像相片的這種「整體包含於部份中」的性質給予我們一個全新的方式來了解組織與秩序。西方科學的歷史多半是基於一種偏見，認為要了解任何事物現象，不管是只青蛙或一陣風暴，最好的方式是分解事物，研究事物的部份。全像攝影教導我們，宇宙中可能有事物不會配合這項假設。如果我們試著把某種全像攝影式結構組成的事物分解開來，我們不會得到部份，而會得到較小的整體。
