CCD 相机是任何类型的带有电荷耦合器件 (CCD) 图像传感器的数码相机。这包括绝大多数消费级和专业级静态相机、摄像机、安全摄像机、手机摄像机和医疗摄像机。 CCD 非常高效，通常可捕获约 70% 的入射光，而摄影胶片仅响应约 2% 的入射光。 CCD 对红外光也很敏感，这使得它们非常适合夜视监控摄像头和天文学应用。虽然某些相机使用互补金属氧化物半导体 (CMOS) 图像传感器，但 CCD 是最常见的类型。
大多数 CCD 相机使用单个电荷耦合器件来收集图像数据，无论相机是设计用于单色、彩色还是红外操作。在这种情况下，光线通过镜头进入，经过过滤，然后聚焦到单个光电图像传感器阵列的表面上。许多专业摄像机称为"三 CCD"或"三芯片"相机，包含三个 CCD 阵列。有了这些，入射光被棱镜分成红色、绿色和蓝色分量，每个分量都聚焦在自己的 CCD 传感器上。这可以改善分色并提高感光度，从而在一般情况下获得更准确的色彩阴影，在低光情况下获得更多细节。
大多数零售店中的摄像机将是 CCD 摄像机。传真机、扫描仪和其他类型的线性扫描摄像机使用一维 CCD 图像传感器来收集数据，移动传感器或被扫描的物体以捕获整个图像。所有其他类型的 CCD 相机都使用固定的二维区域矩阵。 CCD 传感器是一个耦合光敏电容器阵列它们根据聚焦在其上的光的强度、持续时间和波长来积聚电荷。一旦曝光图像，传感器的控制器就会将每个电容器的电荷转移到阵列中的相邻电容器。这会在整个矩阵中产生连锁反应，将最后一组电荷从片外转移到单独的数字化仪；该数字转换器将它们转换为数值以存储在相机的内存中。
CCD 相机存储和检索图像数据的方式通常会影响系统的设计。全帧方法使用整个CCD进行光收集，并且需要机械快门来防止图像数据在片外传输时出现拖尾现象。当收集最多的光线且最佳图像比成本、时间和功耗更重要时，这种设计是理想的选择。行间方法使用 CCD 的每隔一列以一个像素移位快速存储图像电荷数据，从而防止拖尾并无需r 采用机械快门，但以效率为代价。或者，帧传输方法可以通过可接受的拖尾量而无需机械快门来实现。帧传输利用一半的 CCD 进行电荷存储和检索，而另一半则积累新图像，因此处理相同尺寸的图像需要两倍的硅量。
专用 CCD 相机用于天文学，因为它们对从紫外线到红外线的光波长敏感。事实上，它们非常敏感，必须采取许多额外的步骤来减少图像扭曲的"噪声"，包括将 CCD 冷却到液氮温度。通过适当的补偿和图像处理，配备 CCD 相机设备的认真、专注的业余爱好者已经可以进行天文台品质的天文摄影。
