ヒストグラムとは、画像または動画フレーム全体の階調値の分布を表すグラフィック表示であり、左の純粋な黒から右の純粋な白まで、各明るさレベルにどれだけのピクセルが該当するかを示します。露出と階調範囲を目で評価すること(モニター上の画像の見え方は周囲の光、モニターのキャリブレーション、視野角によって変化するため信頼できません)に代わって、ヒストグラムは画像が実際に含む階調情報の客観的で定量的な姿を提供します。

ヒストグラムの横軸は輝度、すなわち明るさを表し、最も左の点は可能な最も暗い値(純粋な黒、8ビット画像では0)に対応し、最も右の点は可能な最も明るい値(純粋な白、8ビット画像では255)に対応します。縦軸は各明るさレベルのピクセル数を表し、高いピークはその階調に多くのピクセルがあることを示し、低いまたは存在しない部分はその明るさのピクセルが少ないことを示します。ヒストグラムの全体的な形状は画像の階調的性格を表します。すなわち、左に集まったヒストグラムは暗い、露出不足またはローキーの画像を示し、右に集まったものは明るい、ハイキーまたは露出過多の画像を示し、全範囲にわたって分布したものは広い階調の広がりを持つ画像を示します。

写真や撮影技法において、左端でクリップされたヒストグラムは黒つぶれ(ディテールのない完全な影の領域)を示し、一方右端でのクリッピングは白飛び、すなわちすべてのディテールが失われる完全な露出過多の領域を示します。したがってヒストグラムは、特定の画面上で画像がどのように見えるかに関係なく、画像が両極端にディテールを保持しているかどうかを判断するための最も信頼できるツールの一つです。カメラメーカーは撮影中にライブヒストグラムを表示し、DaVinci Resolveのようなカラーグレーディングソフトウェアは調整が適用されるとリアルタイムにヒストグラムを表示します。

カラー作業において、ヒストグラムは一般的に3つの重なり合うチャンネル(赤、緑、青)として表示され、カラリストが全体的な露出だけでなくチャンネル間のカラーキャストや不均衡を識別できるようにします。ポストプロダクションにおいて、波形モニターやベクトルスコープとともにヒストグラムを使用することは、カラリストに画像の技術的状態の完全で客観的な視野を与えます。