光的直線傳播
針孔成像的原理基於光的直線傳播。
當光線穿過一箇小孔時，會在孔的另一側形成一箇倒立的實像。這個原理可以在不透明的暗箱前端開一箇小孔，在暗箱後端放置光屏時觀察到。被攝物體的光線穿過小孔後，會在暗箱的後端形成倒立的實像。針孔相機的成像過程是，光線通過針孔進入相機內部，然後在相機背部的光敏材料上形成倒立的、縮小的影像。這個影像可以是膠片或數碼傳感器記錄下來，形成了針孔相機的圖像。
針孔相機的圖像通常會有一些模糊，因爲光線在穿過針孔時會發生一定的擴散。此外，由於針孔非常微小，通常需要較長的曝光時間來記錄圖像。