與使用標準 (RGB) 相機相比，高光譜相機為用戶提供了捕獲有關場景的更多信息的能力。根據所使用的硬件，捕獲的圖像可能有數十或數百個通道，結果圖像的每個通道都描述了給定波長的捕獲光。

上圖顯示了一張 RGB 照片及其三個組成部分(紅色、色和藍色通道)的分解，以及它們如何相加以創建彩色圖像

上圖顯示了高光譜圖像的類似示例，其中最終圖像由在許多不同顏色波長下捕獲的許多通道組成

高光譜相機的工作方式與傳統相機大致相同。主要區別在于用于捕捉圖像的傳感器(CCD、CMOS)。光線聚焦到傳感器上，傳感器在超過普通相機使用的普通紅色、綠色和藍色波長的波長通道范圍內捕獲圖像。根據特定的高光譜相機，圖像最終可能包含 7 到 100 個數據通道，每個通道都捕獲特定波長的光。

高光譜相機捕獲的數據通常存儲為“圖像立方體”，之所以這樣命名，是因為數據的結構通常被認為是三維的。與傳統圖像一樣，其中兩個維度是空間維度，即它們構成圖像中的像素。第三維是光譜——對于每個像素，將有許多波長樣本。在傳統的彩色圖像中，該維度的深度為3，(R, G, B)。在高光譜圖像中，該深度等于通道數(例如7-100)。每個像素的樣本構成該像素的“光譜特征”。

“光譜特征”可用于發現場景的物質構成，因為與傳統彩色圖像提供的 RGB 信息相比，它們提供了更多關于所描述像素的信息。不同的材料具有獨特的光譜特征，這些特征可以被隔離、分類、保存和比較。通過建立一個光譜特征庫，可以對圖像進行強大的分析而不是說一個像素是棕色的，可以根據它的光譜特征說那個像素是橡木。