O fenômeno da interferência luminosa constitui a base do processo holográfico. Quando dois feixes de luz pura (monocromática e coerente) são superpostos geram-se figuras compostas de franjas, algumas escuras, outras brilhantes. Estas figuras de interferência possuem uma estrutura dada pela diferença do caminho percorrido pelos dois feixes desde sua origem até o ponto de observação. Segundo a maneira como ambas se encontram neste último, teremos uma soma construtiva (franja brilhante) ou destrutiva (franja escura). 

   Fica claro, portanto, que a possibilidade de criar interferência de raios luminosos é limitada, pois é necessário que o comprimento de onda seja único, isto é, que se trabalhe com luz estritamente monocromática. Havendo a presença de valores próximos (o que ocorre quando se utiliza luz quase monocromática, obtida nas lâmpadas de descarga gasosa) a interferência só acontece se a diferença de percurso entre os dois feixes não ultrapassar o valor-limite característico de um intervalo, chamado de comprimento de coerência temporal que, para a emissão da maioria dos gases, filtrando uma única linha espectral, vale alguns centímetros. 
Se a fonte não é bem pequena, as figuras de interferência obtidas a partir de seus diferentes pontos se superpõem umas às outras, limitando ainda mais o valor permitido como diferença de caminho, o que resulta no chamado comprimento de coerência espacial. 

   Assim, a possibilidade de se obter interferência com uma fonte dada depende de seu comprimento de coerência, que caracteriza sua monocromaticidade e suas dimensões. Daí a importância do laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, cujo princípio é o da emissão coordenada (estimulada)de fótons pelos átomos ou moléculas de uma determinada substância. Ao contrário da situação normal, em que cada molécula emite fótons por si própria, todas as moléculas de um sistema laser são estimuladas a emitir sincronizadamente e na mesma frequência, agindo como se fossem uma única molécula produtora de uma onda de grande intensidade, monocromática e coerente, com máximos e mínimos bem definidos. 

   O efeito laser pode ser criado a partir de vários materiais, sólidos l(como materiais semi-condutores), líquidos (como a própria água, que emite em infravermelho) ou gasosos (como o dióxido de carbono, o nitrogênio ou o hélio-neônio, o tipo mais barato de todos), e pode ser excitado por meio de uma corrente elétrica, luzes ou reações químicas. Na maioria dos casos, o efeito laser é acentuado pela colocação de dois espelhos nos extremos do tubo. As passagens múltiplas da luz entre estes espelhos alimentam o processo de amplificação da radiação. 
Os lasers gasosos são a fonte dotada de maior coerência e permitem obter interferência através de percursos muito diferentes (desde centímetros até quilômetros), fator essencial ao desenvolvimento da holografia. Com a luz branca, a interferência só é observável em situações especiais, nas quais há uma reflexão em "filmes" de espessura micrométrica, como bolhas de sabão, manchas de gasolina sobre a água e algumas conchas e insetos (que mudam de cor conforme a posição do observador). 

   Fonte essencial ao desenvolvimento da holografia, o laser é também, paradoxalmente, o principal obstáculo à sua generalização, devido ao custo e à complexidade técnica de sua operação. No dia em que essa técnica puder libertar-se dele, seu potencial revolucionário poderá aflorar completamente.