Das Herzstück einer jeden digitalen Kamera stellt der Bildsensor dar. Es handelt sich dabei um einen Halbleiterbaustein, der Licht bis zum Infrarotlicht aufnehmen kann. In aller Regel werden bei der Digitalfotografie verschieden große Bildsensoren verwendet. Entsprechend dem Kleinbildformat 24 x 36 mm gibt es den FX- bzw. Vollformat-Sensor. Sehr geläufig im Bereich digitaler Spiegelreflexkameras ist der APS-C oder DX-Sensor, welcher kleiner als das Vollformat ist. Noch kleiner sind die Micro-Four-Thirds- oder Four-Thirds-Sensoren. Die Bildauflösung wird bei einem Sensor in Megapixeln angegeben. Dabei erreichen moderne Digitalkameras durchschnittlich bis zu 20 bis 24 MP.
Geläufig sind in der Fotografie die sogenannten CCD-Bildsensoren, bei denen jeder Pixel über einen Farbfilter eine der Farben Rot, Grün und Blau annehmen kann. Daneben gibt es noch den CMOS-Sensor, der mit neben- oder übereinanderliegenden Sensoren ausgestattet ist. Der Sensor kann mit dem traditionellen Zelluloid-Film verglichen werden. Über den Sensor wird das aufzunehmende Bild in digitale Informationen umgewandelt und als Farbfoto sichtbar gemacht. Mittlerweile kann ein Bildsensor die Fotos nicht nur im bewährten 4:3-Format abspeichern, sondern auch im 16:9-Kinoformat. Mit einem Sensor lassen sich nicht nur Einzel- oder Serienbildaufnahmen erstellen, sondern es können auch Filmsequenzen aufgezeichnet werden.
