CCD相机是带有电荷耦合器件（CCD）图像传感器的任何类型的数码相机。这包括绝大多数消费者和专业的静态摄像机、摄像机、安全摄像机、手机摄像机和医疗摄像机。CCD的效率非常高，通常能捕获70%的入射光，不像照相胶片只对2%的入射光做出响应。CCD对红外光也很敏感，这使其成为夜视监视摄像机和天文应用的理想选择。虽然有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
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无论是单色、彩色还是红外操作，大多数CCD相机都使用单个电荷耦合器件来采集图像数据。在这种情况下，光线通过透镜进入，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，被称为“三CCD”或“三芯片”摄像机，包含三个CCD阵列。有了这些，入射光被棱镜分为红、绿、蓝三个分量，每个分量都聚焦在自己的CCD传感器上。这改善了颜色分离并提高了光敏感度，从而在一般情况下实现更精确的颜色着色，在光线较暗的情况下实现更详细的着色
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传真机、扫描仪和其他类型的线扫描相机使用一维CCD图像传感器收集数据，移动传感器或被扫描对象以捕获整个图像。其他每种类型的CCD相机都使用固定的二维面积矩阵。CCD传感器是一组耦合的光活性电容器阵列，根据聚焦在其上的光的强度、持续时间和波长来建立电荷。一旦接触到图像，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上。这会在整个矩阵上产生涟漪效应，将最后一组电荷从芯片转移到单独的数字化仪；该数字化仪将其转换为数值，存储在相机内存中
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CCD摄像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，并且需要一个机械快门，以防止图像数据从芯片外传输时被涂抹。这种设计在收集最多光线时非常理想，最佳图像比成本、时间和功耗更重要。行间法使用CCD的每一列以一个像素的偏移快速存储图像电荷数据，以防止拖影和消除以效率为代价的机械快门的需要。或者，可以使用可接受的涂抹量和无机械快门来实现帧传输方法。帧传输利用一半的CCD进行电荷存储和检索，而另一半正在积累新图像，因此需要两倍的硅量来处理相同大小的图像
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在天文学中使用专门的CCD相机是因为它们对从紫外线到红外的光波非常敏感。事实上，它们是如此敏感，以至于必须采取许多额外的步骤来减少图像失真的“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，天文台质量的天体摄影已成为装备CCD相机设备的严肃、专业的业余爱好者所能接触到的