El Histograma es la representación gráfica de la frecuencia relativa de los niveles de luminosidad de la imagen, en el eje de las abscisas se encuentran los niveles tonales que van, normalmente, de 0 a 255, donde 0 corresponde al negro y 255 al blanco y en el eje de las ordenadas se ubica la barra que representa la cantidad de pixeles que posee cada nivel.  Los niveles dependen de los bit de profundidad de la imagen, así, una imagen con 8 bit de profundidad tendrá 256 niveles (2⁸), una imagen RAW comúnmente tendrá 12 bit (2¹²), por tanto 4.096 niveles y en 16 bit de profundidad serán 65.536 niveles (2¹⁶). Se debe tener claro que la medición corresponde a luminosidad o tono, no a color, por lo que equivaldría a evaluar una imagen monocromática desde el negro, pasando por tonos grises, tantos como los bits de profundidad que tenga la imagen, hasta el blanco.

La información entregada por el histograma es especialmente útil para determinar el equilibrio tonal de una imagen, su clave, el contraste, etc., de forma independiente de la visualización. Esta herramienta permite al fotógrafo sustraerse de la subjetividad de los ojos, la luz del entorno o el calibrado de la pantalla, ya que el Histograma no tiene relación con la reproducción de la imagen, sino que con la información que esta contiene.

Hoy en día, prácticamente todas las cámaras poseen la posibilidad de visualizar el histograma de forma inmediata, esto permite evaluar la escena durante el proceso de toma y/o posterior a ella, para realizar los ajustes a los niveles de exposición según el resultado esperado.

Hay que tener presente que al ser una representación tonal, implica que necesariamente el histograma dependerá del Perfil de Color utilizado, es por esto que el histograma en cámara es distinto al del procesado en el ordenador, y tiene relación con el espacio de color que utiliza el dispositivo, en el caso de las cámaras, el espacio de color normalmente es Prophoto, y al exportarlo a los softwares el espacio utilizado normalmente es RGB.

Dependiendo la forma del histograma es posible establecer ciertas características de la imagen, he aquí algunos ejemplos:

Un histograma comprimido, o sea, que utiliza poco espacio en la gráfica, implica un bajo contraste producto de que la luminosidad en toda la escena es bastante pareja.

Frente a un histograma cargado a la izquierda podemos decir que se trata de una imagen de clave baja, también podría tratarse de una imagen subexpuesta.

Por el contrario, un histograma distribuido sólo a la derecha se corresponde a una imagen de Clave Alta, o a una imagen sobre expuesta.

Cuando estamos en presencia de un histograma que tiene información en las zonas extremas, podríamos estar hablando de un contraluz.

En el caso de una gráfica con la distribución de la campana de Gauss se corresponde a una imagen muy equilibrada, ya que contiene tonos bajos y altos, pero la mayor parte de la información queda en la zona intermedia y presentan un contraste agradable.

Un punto importante a considerar es cuando tenemos histogramas que se salen de la gráfica hacia alguno de los extremos, en cuyos casos tendríamos pérdida de información, en la zona baja la información no fue capturada quedando negro y en el otro extremo, la imagen quedará Quemada, sin perjuicio de estos, es importante conocer nuestro equipo, ya que muchas cámaras poseen un rango dinámico superior al del histograma, permitiendo sobre o sub exponer hasta en dos diafragmas la imagen, sin perder información, recuperándola en el proceso de revelado reduciendo el contraste.