感光元件是數位相機的核心，也是最關鍵的技術。數位相機的發展道路，可以說就是感光元件的發展道路。數位相機的核心成像部件有兩種：一種是廣泛使用的CCD（電荷耦合）元件；另一種是CMOS（互補金屬氧化物半導體）器件。與傳統相機相比，傳統相機使用「膠捲」作為其記錄信息的載體，而數位相機的「膠捲」就是其成像感光元件，感光元件就是數位相機的不用更換的「膠捲」而且是與相機一體，所以稱為是數位相機的心臟很確切。
圖像傳感器CCD和金屬半導體CMOS的工作方式
電荷藕合器件圖像傳感器CCD（Charge Coupled Device），它使用一種高感光度的半導體材料製成，能把光線轉變成電荷，通過模數轉換器晶片轉換成數位訊號，數位訊號經過壓縮以後由相機內部的閃速存儲器或內置硬碟卡保存，因而可以輕而易舉地把數據傳輸給計算機，並藉助於計算機的處理手段，根據需要和想像來修改圖像。CCD由許多感光單位組成，所有的感光單位所產生的信號加在一起，就構成了一幅完整的畫面。
CCD和傳統底片相比，CCD 更接近於人眼對視覺的工作方式。只不過，人眼的視網膜是由負責光強度感應的杆細胞和色彩感應的錐細胞，分工合作組成視覺感應，CCD經過長達35年的發展，大致的形狀和運作方式都已經定型。
CCD 的組成主要是由一個類似馬賽克的網格、聚光鏡片以及墊於最底下的電子線路矩陣所組成。目前有能力生產 CCD 的公司分別為：SONY、Philps、Kodak、Matsushita、Fujifilm和Sharp，大半是日本廠商。
互補性氧化金屬半導體CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）和CCD一樣同為在數位相機中可記錄光線變化的半導體。然而，CMOS的缺點就是太容易出現雜點, 這主要是因為早期的設計使CMOS在處理快速變化的影像時，由於電流變化過於頻繁而會產生過熱的現象。
兩種感光元件的不同之處
由兩種感光元件的工作原理可以看出，CCD的優勢在於成像質量好，但是由於製造工藝複雜，只有少數的廠商能夠掌握，所以導致製造成本居高不下，特別是大型CCD，價格非常高昂。同時，這幾年來，CCD從30萬像素開始，一直發展到600萬，像素的提高已經到了一個極限。
在相同解析度下，CMOS價格比CCD便宜，但是CMOS器件產生的圖像質量相比CCD來說要低一些。到目前為止，市面上絕大多數的消費級別以及高端數位相機都使用CCD作為感應器；CMOS感應器則作為低端產品應用於一些攝像頭上，若有哪家攝像頭廠商生產的攝像頭使用CCD感應器，廠商一定會不遺餘力地以其作為賣點大肆宣傳，甚至冠以「數位相機」之名。一時間，是否具有CCD感應器變成了人們判斷數位相機檔次的標準之一。