Licht interagiert auf vielfältige Weise mit biologischem Gewebe. Beim Medical Spectral Imaging wird Gewebe mit Licht bestimmter Wellenlänge beleuchtet und das vom Gewebe remittierte Licht erfasst. Dieses remittierte Licht resultiert aus den spezifischen Absorptionseigenschaften der Gewebe bzw. Gewebebestandteile. In einigen Anwendungen kann auch die Fluoreszenz eine wichtige Rolle zur Auswertung spielen.
Mit den speziell entwickelten Kamerasystemen werden unterschiedliche Gewebeinformationen in verschiedenen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums orts- und wellenlängenaufgelöst aufgenommen. Diese chemischen Informationen werden dann mittels Algorithmik in bildhafte Daten umgewandelt, um sie den Anwendern als Falschfarbenbilder verständlich darzustellen.