ホログラフィは光（一般には電磁波や音波）の波面を記録・再生できる技術で，1948年にハンガリー系イギリス人の物理学者 D. Gabor によって発明されました（この功績により1971年ノーベル物理学賞受賞）．「ホログラフィ」はギリシア語で「全ての」を意味する ὅλος (holos) と「記録」を意味する γραφή (graphē) という語を組み合わせた造語で，写真では記録できない光の位相が記録できるのが特徴です．位相には光の進行方向の情報が含まれているため，ホログラフィを用いることで物体の立体像を記録・再生できます．

ホログラフィを用いて立体像を記録するには，通常，レーザーと干渉計が必要です．レーザー光をビームスプリッタにより分割して一方を物体に照射し，反射した光（物体光）をもう一方の光（参照光）と干渉させます．このとき生じた干渉縞をフォトポリマーなどの感光材料に記録します（干渉縞を記録したものをホログラムと呼びます）．立体像を再生するには，ホログラムに参照光を照射します．参照光はホログラムにより回折しますが，この回折光が物体光に比例した光であるため，ホログラムの奥に物体が存在するように見ることができます．

ホログラフィ元々，凹レンズに相当する電子レンズが作れない電子顕微鏡において，収差を補正するための方法として考案されました．しかし当時の熱電子銃による電子ビームは干渉性が低く，本来の用途では実用化に至りませんでした．その一方，1960年に干渉性の高い光源であるレーザーが発明されたことで，可視光の領域においてアートやセキュリティをはじめとして様々な分野への応用が進みました（電子ホログラフィはその後，干渉性のよい電界放出電子銃が開発されたことで，1970年代に実用化に至りました）．