全息薄膜的原理基於光的乾涉和衍射現象，它能夠記錄並再現物體的光學信息，從而實現對物體的三維重建和真實感觀察。具體來說，全息薄膜的製作過程包括以下幾個步驟：
製作全息記錄板：首先，將目標物體放置於雷射器的光束中，對其進行照射和記錄，將所得到的三維光場信息記錄在全息記錄板中。
製作全息投影膜：然後將全息記錄板進行複製和加工，製作出用於投影的全息投影膜，即將所得到的三維信息記錄在薄膜中。
照射光源：通過使用雷射或LED等光源對全息投影膜進行照射，使其形成原本三維物體的真實立體投影。
在全息薄膜的套用中，例如透視型全息薄膜，它將聚酯薄膜上的鋁、油墨或金屬層做成網點狀並控制網點密度，在再現光下使有金屬的網點處有光反射，在非金屬網點處形成光的透射，並調整透射與反射之比，使薄膜覆蓋的印刷圖文可以透過全息薄膜觀察到，且不影響全息圖文顯示。
此外，全息膜在幕投體系中也是核心部分，其螢幕是將一層全息薄膜壓在半透明的亞克力薄板上，這層全息薄膜只對從35°背投的光線有作用。