Ce capteur est donc composé de millions de cellules photosensibles ou de photodiodes (DP), chacune réagissant au flux lumineux qui la frappe, lorsque l'obturateur de l'appareil est ouvert au moment de l'exposition. Un signal correspondant est alors produit qui, à son tour, est numérisé d'une certaine valeur que l'ordinateur peut déchiffrer.

C'est un peu comme si l'on peignait avec des nombres. Imaginez une feuille de papier divisée en une grille de plusieurs millions de carrés. La valeur de la charge électrique correspondant à chaque cellule (carré de la feuille) de la surface du capteur est numérisée et transformée, par la suite, en une couleur. Si la charge est égale à zéro, aucune lumière n'a touché le carré, on le colorie en noir. Si la valeur de la charge est élevée, un grand flux lumineux a frappé cette cellule, on colorie le carré correspondant en blanc. Les valeurs intermédiaires entre ces deux extrêmes représentent des nuances de gris. Une fois coloriés tous les carrés de la feuille, l'on obtient une photo nette, en noir et blanc, de la scène originale. Grosso modo, c'est ainsi que fonctionne la photo numérique.

Qu'en est-il de la couleur ? En général, chaque cellule est recouverte d'un filtre rouge, vert ou bleu (correspondant aux couleurs primaires de la lumière) ce qui la fait réagir à une seule fréquence lumineuse. Les filtres sont montés par groupes de quatre : une paire de rouge et bleu et une paire de vert. Ce filtre de vert supplémentaire correspond à la plus grande sensibilité de l'oeil humain à cette couleur.

Une fois qu'une valeur a été assignée à chaque cellule, leur ensemble est traité par l'appareil, qui attribue une valeur couleur à chaque pixel ou élément photo, calculée (en numérique on dit interpolée) à partir des données recueillies sur les cellules adjacentes. C'est la partie vitale du traitement et l'une des principales raisons qui fait que la qualité de l'image n'est pas uniquement déterminée par la taille du capteur ou par le nombre de pixels qu'il délivre.