底片成像原理主要涉及光線與感光材料之間的相互作用。
底片通常由一層感光材料（如銀鹽）塗覆在透明的基底上製成，當光線通過相機的鏡頭並照射到底片上時，如果快門打開，光線會與底片上的感光材料相互作用，從而記錄下影像信息。這一過程涉及鹵化銀微晶的轉換，鹵化銀是一種特殊的感光材料，能夠記錄下光學三基色，捕捉到可見光譜範圍內的顏色。當光線照射到鹵化銀上時，部分鹵化銀會轉變為銀，這一過程稱為顯影。
經過顯影處理後，鹵化銀被轉化為金屬銀，形成可見的圖像，這一圖像被稱為潛影，因為肉眼無法直接看到。為了完成成像過程，底片需要經過定影處理，使用定影液溶解掉未曝光的鹵化銀，留下曝光並經過顯影處理的銀顆粒，形成最終的影像。
這一過程的結果是一張負片，其影像與實際場景的影調相反。要將底片轉換為正面的照片，需要使用放大機將底片上的圖像投影到相紙上，並通過相同的沖洗過程使相紙顯影，最終得到一張完整的照片。