传真机所用的线性CCD影像经透镜成像于电容阵列表面后依其亮度的强弱在个电容单位上形成强弱不等的电荷。传真机或扫瞄仪用的线性CCD次捕捉一细长条的光影而数码相机或摄影机所用的平面式CCD则一次捕捉一整张影像或从中撷取一块方形的区域。一旦完成曝光的动作控制电路会使电容单元上的电荷传到相邻的下一个单元到达边缘最后一个单元时电荷讯号传入放大器转变成电位。如此周著复始直到整个影像都转成电位取样并数位化之后存入内存。储存的影像可以传送到打印机、储存设备或显示器。

　　在数码相机领域 CCD 的应用更是异彩纷呈。一般的彩色数码相机是将拜尔滤镜（Bayer filter ）加装在 CCD 上。 四个像素形成一个单元，一个负责过滤红色、一个过滤蓝色 两个过滤绿色(因为人眼对绿色比较敏感)。结果每个像素都接收到感光讯号，但色彩分辨率不如感光分辨率。

　　用三片 CCD 和分光棱镜组成的 3CCD 系统能将颜色分得更好，分光棱镜能把入射光分析成红、蓝、绿三种色光，由三片CCD 各自负责其中一种色光的呈像。所有的专业级数位摄影机 和一部份的半专业级数位摄影机采用 3CCD 技术。目前 超高分辨率的 CCD 芯片 相当昂贵 配备 3CCD 的高解析静态照相机，其价位往往超出许多专业摄摄影者的预算。因此有些高档相机使用旋转式色彩滤镜 兼顾高分辨率与忠实的色彩呈现。这类多次成像的照相机只能用于拍摄静态物 。

　　经冷冻的 CCD 同时在 1990 年代初亦广泛应用于天文摄影与各种夜视装置 而各大型天文台亦不断研发高像数CCD 以拍摄极高解像之天体照片。

　　CCD 在天文学方面有一种奇妙的应用方式，能使固定式的望远镜发挥有如带追踪望远镜的功能。方法是让CCD 上电荷读取和移动的方向与天体运行方向一致 速度也同步，以CCD 导星不仅能使望远镜有效纠正追踪误差 还能使望远镜记录到比原来更大的视场。

　　一般的 CCD 大多能感应红外线 所以衍生出红外线影像、夜视装置、零照度(或趋近零照度)摄影机/照相机等。为了减低红外线干扰 天文用CCD 常以液态氮或半导体冷却 因室温下的物体会有红外线的黑体幅射效应。CCD 对红外线的敏感度造成另一种效应 各种配备CCD 的数码相机或录影机若没加装红外线滤镜 很容易拍到遥控器发出的红外线。降低温度可减少电容阵列上的暗电流 增进 CCD 在低照度的敏感度甚至对紫外线和可见光的敏感度也随之提升 （信噪比提高）。

      温度噪声、暗电流 （dark current）和宇宙辐射都会影响CCD 表面的像素。天文学家利用快门的开阖 让CCD 多次曝光 取其平均值以缓解干扰效应。为去除背景噪声 要先在快门关 时取影像讯号的平均值 即为“暗框” (dark frame)。然后打开快门 取得影像后减去暗框的值 再滤除系统噪声(暗点和亮点等等)  得到更清晰的细节。

　　天文摄影所用的冷却CCD 照相机必须以接环固定在成像位置 防止外来光线或震动影响；同时亦因为大多数影像平台生来笨重 要拍摄星系、星云等暗弱天体的影像天文学家利用“ 自动导星”技术。大多数的自动导星系统使用额外的不同轴 CCD 监测任何影像的偏移 然而也有一些系统将主镜接驳在拍摄用之 CCD 相机上。以光学装置把主镜内部份星光加进相机内另一颗CCD 导星装置，能迅速侦测追踪天体时的微小误差并自动调整驱动马达以矫正误差而不需另外装置导星。