照明物体的反射光波承载着物体形态的信息传播。用记录介质把携带信息的光波波前记录下来，将可在另一时间和场所，采用适当方法把波前再现出来。它继续传播仍可产生可观察的物体的三维像。光波传递信息，构成物体的像的过程被分为：波前记录和波前再现两步。它是一种两步无透镜成像方法。以离轴全息图为例说明波前记录和再现的过程。

全息术波前记录

所有的记录介质都只对光强有响应，不能记录波前携带的位相信息。利用干涉原理才能把波前的振幅和位相，即全部信息都储存在记录介质中。暗室中高度相干的激光光束被分成两部分：一束光照明物体，经物体反射、散射或衍射，作为物光（红线）投射到照相干板上；另一束光作为参考光（绿线）照明照相干板。两束光相互干涉。照相干板经曝光、显影处理就得到全息图。干涉条纹的衬度和形状（或位置）信息中分别包含有物光波前振幅和位相的信息。

全息术波前再现

波前记录的结果是得到一张记有物光振幅和位相信息的全息图。全息图上细密的干涉条纹图样，如同复杂的衍射光栅，只是光栅条纹的方向和间距可能随位置变化。用均匀的激光光束照明全息图，一部分光直接透过。对于离轴全息图，有另外两束衍射光波向不同方向传播，可看作±1级衍射光。其中一束衍射光波传播到观察者眼睛里，和真实物体发出的光波作用完全相同，实现了波前再现。尽管物体已经移开，仍可看到原始物体的虚像（原始像）。另一束衍射光波可看作原始物光波前的共轭波，传播形成物体的实像（共轭像），看到的像和原物体凸凹相反。由于再现的光波前携带有物波的振幅和位相信息，再现的像显示出物体的三维特性，具有视差效应。适当选择记录时参考光的倾斜角度，可使直接透射光以及产生孪生像的两束衍射光传播时分离开，互不干扰。