全息图储存了物光波前的振幅和相位（即全部信息），当光波照明全息图时，由于衍射效应能够再现原始物体光波及其共轭光波，物体光波形成物体的原始再现像（包含其全部信息）；共轭光波形成物体的共轭再现像。这些再现像不同于普通照相术得到的二维相片，均是三维、立体的像。

采用不同的记录光路、记录介质、曝光处理方法和再现方式等，得到不同类型的全息图。全息图主要有：①根据记录介质的感光薄膜厚度不同，分为平面全息图和体积全息图两种；②根据全息图透过率分布函数的特点不同分为振幅型和相位型两种，而相位型又可分为表面浮雕型和折射率型两种；③根据所记录物体光波的特点不同，分为菲涅耳全息图、夫琅和费全息图和傅里叶变换全息图三种；④根据再现时照明光波的种类，分为激光再现和白光再现两种；⑤根据再现时衍射光的方向特点，分为透射型和反射型两种；⑥根据全息再现像的特征不同，分为像面全息图、彩虹全息图、合成全息图、真彩色全息图等。全息图的种类实际上又是相互穿插、相互兼容的，如相位型全息图又是透射式、彩虹全息图等，很难对这些种类繁多的全息图进行简单分类。

各类全息图有各自不同的特性和应用，广泛用于工业、生活、艺术、干涉计量、科学研究等方面，如用于工业产品展示或检测，生活中的商品商标与包装，证件、银行卡和人民币的防伪、保安等。