直方图是一种图形显示，表示图像或视频帧中色调值的分布，展示从最左侧的纯黑到最右侧的纯白，每一亮度级别上有多少像素。凭肉眼评估曝光和色调范围并不可靠，因为图像在显示器上的呈现会随环境光、显示器校准和观看角度而变化，而直方图提供了关于图像实际所含色调信息的客观、量化呈现。

直方图的横轴表示亮度，最左侧的点对应可能的最暗值（纯黑，在 8 位图像中为 0），最右侧的点对应可能的最亮值（纯白，在 8 位图像中为 255）。纵轴表示每一亮度级别上的像素数量，高耸的波峰表示该色调上有许多像素，而较低或缺失的区段表示该亮度的像素很少。直方图的整体形状描述了图像的色调特征：偏向左侧聚集的直方图表示一幅昏暗、曝光不足或低调的图像；偏向右侧聚集的表示一幅明亮、高调或曝光过度的图像；而在整个范围内分布的则表示一幅色调跨度宽广的图像。

在摄影和电影摄影中，在左边缘被截断的直方图表示黑色被压死（完全没有细节的阴影区域），而在右边缘被截断则表示高光溢出：完全过曝、所有细节均丢失的区域。因此，直方图是判断图像是否在两个极端保留了细节的最可靠工具之一，与图像在特定屏幕上的呈现无关。相机制造商在拍摄时显示实时直方图，DaVinci Resolve 等调色软件则在应用调整时实时显示直方图。

在色彩工作中，直方图通常显示为三个重叠的通道（红、绿、蓝），使调色师能够识别色偏和通道之间的不平衡以及整体曝光。在后期制作中，将直方图与波形监视器和矢量示波器一并使用，可为调色师提供对图像技术状态的完整客观视图。