在以同一区域为目标的不同图像间进行运算的处理过程叫图像间运算。包括多光谱图像的波段间运算及不同时期观测的图像间运算等。对整幅图的算术运算是逐像元进行的，算术运算每次只涉及一个空间像元位置，所以可以“原地”完成，运算的结果也是生成图像数据。

图像算术运算可应用于很多领域。如在利用遥感图像进行动态监测时，用差值图像可以发现森林火灾、洪水泛滥及监测灾情变化，估计损失等；也能用以监测河口、海岸的泥沙淤积及监视江河、湖泊、海岸等的污染。利用图像相减还能发现图像上的云和阴影来进行剔除，提高图像的可视化程度及利用效率；也可鉴别出耕作地及不同的作物覆盖情况；利用同一地面上的物体在各波段的亮度差异还可以识别地面上的物体。另外，除法运算给出的是相应像元值的变化比率，而不是每个像元的绝对差异。它可产生对颜色和多光谱图像分析十分重要的比率图像（或比值图像），考虑波段与地物的关系，通过选择相应波段以提取颜色和光谱信息，提取植被或其他地物信息，还可以用来区分一幅图像中的不同颜色区域，以及去掉地形影响等。

简单的算术运算也可应用于对多光谱图像的处理中。多光谱图像包含极为丰富的地物信息，而且不同波段图像对应的地物光谱信息也不尽相同，这就为不同波段的多光谱图像的联合使用提供了可能。在对多光谱遥感图像的实际处理中，具有代表性的应用是地形变化的发现及地物光谱信息的计算。