Unter Holografie (auch Holographie, von altgr. ὅλος holos „ganz, vollständig“ und -grafie) fasst man Verfahren zusammen, die den Wellencharakter des Lichts ausnutzen (und zwar seine Interferenz- und Kohärenz-Möglichkeiten), um systematisch anschauliche Darstellungen zu erzielen, die über die Möglichkeiten der klassischen Fotografie hinausgehen (mathematisch gesehen wird ein dreidimensionaler Gegenstand aus einem zweidimensionalen Abbild seiner Fouriertransformierten rekonstruiert, wobei der Blickwinkel wichtig ist). Die Motive scheinen bei der Betrachtung frei im Raum zu schweben. Bei seitlichen Bewegungen kann dabei auch um ein Objekt herumgesehen werden und bei beidäugiger Betrachtung entsteht ein vollständig dreidimensionaler Eindruck.

Holografische Verfahren werden zunehmend auch in der Messtechnik eingesetzt, zum Beispiel in der Elektronenmikroskopie. Als Hologramm (altgr. γράμμα gramma „Geschriebenes, Botschaft“), auch Speicherbild, bezeichnet man eine mit holografischen Techniken hergestellte fotografische Aufnahme, die nach Ausarbeitung und Beleuchtung mit gleichartigem Licht ein echtes dreidimensionales Abbild des Ursprungsgegenstandes wiedergibt.