Holografia poskytuje skutočnú rekonštrukciu 3D objektov. Princíp holografie spočíva v difrakcii (teda v zmene smeru šírenia žiarenia spôsobenej prekážkou) a interferencii svetelných vĺn (teda v skladaní niekoľkých súvislých vlnení do jedného), ktoré sú nositeľmi optických informácií o zobrazovanom objekte. Časť svetla pochádzajúca priamo zo zdroja žiarenia interferuje so svetlom odrazeným od objektu. Pri dopade na fotografickú platňu spolu vytvárajú difrakčný obrazec, nazývaný hologram. Znovuosvetlením tohto obrazca pomocou koherentného (súvislého) svetla sa chod lúčov rekonštruuje do rovnakej podoby, akoby sa za hologramom nachádzal skutočný objekt.