CCD（電荷耦合器件）成像原理可以概括如下：
當光線照射到CCD感測器上時，光子與半導體材料中的電子相互作用，產生電子-空穴對。這些電子-空穴對在電場的作用下被轉移到CCD的輸出節點。
在CCD內部，每個像素點包含一個光敏物質和一些電子設備，通過電極相連，並沿著行和列分布。光敏元件吸收光子並將其轉化為電子，存儲在電荷感測器中。然後，通過電場力定期激勵，將生產的電子從每個像素按順序傳輸到下一個像素，並在CCD輸出端讀取出來。
當CCD曝光後，光電二極體受到光線的激發釋放出電荷，感光元件的電信號便由此產生。CCD控制晶片利用感光元件中的控制信號線路對光電二極體產生的電流進行控制，由電流傳輸電路輸出。CCD會將一次成像產生的電信號收集起來，統一輸出到放大器。
經過放大和濾波後的電信號被送到模數轉換器（A/D），將電信號（此時為模擬信號）轉換為數位訊號。數值的大小和電信號的強度即電壓的高低成正比，這些數值其實就是圖像的數據。
這些圖像數據被進行色彩校正、白平衡處理等後期處理，編碼為相機所支持的圖像格式、解析度等數據格式，然後才會被存儲為圖像檔案。
最後，圖像檔案就被寫入到存儲器上（內置或外置存儲器）。
以上過程不僅適用於CCD，CMOS相機也採用類似的成像原理。兩者主要區別在於CMOS相機中的每個像素都整合了放大器和模數轉換邏輯，而CCD相機則使用更少的電子元件進行信號處理。