攝像頭上的CMOS圖像傳感器的作用，就是在各種設備上再現我們眼中的世界。我們對CMOS圖像傳感器的要求是，能夠分辨各種明暗環境，具有和人眼相當的分辨率，還要能夠識別高速移動的物體。
通過人眼與CMOS圖像傳感器的感知過程做對比可以發現，當光線透過光學系統，進入到光電二極管后，如果光子能量超過了半導體材料的帶隙能量，就會發生電離，從而產生電子-空穴對（electron-hole pair），進而產生電流。通過相應的電路處理，將這種電流信號進行讀出，就可以形成2D圖像。巧合的是，硅元素的帶隙能量為1.1eV，恰好可以覆蓋人員可見的光譜范圍。
要想CMOS圖像傳感器的感知能力達到人眼的級別，還有許多要突破的地方。要想獲得更高分辨率的CMOS圖像傳感器，就必須將像素尺寸做小。為了適應更小的芯片，就需要保證在分辨率至少不降低的情況下，縮小CMOS圖像傳感器的體積。而這些都與工藝水平有著極大的聯系。
對于靜止圖像的中心部分，人眼的分辨率可以達到將近5.8億像素，而對移動圖像的分辨率只有800萬像素。但是，目前市面上的CMOS圖像傳感器還達不到這一水平。
在將CMOS圖像傳感器的像素尺寸減小到1.12μm附近，同時分辨率提高到1300萬像素之后的一段時期內，CMOS圖像傳感器的性能提升陷入了停頓。通過使用相同的濾色器合并2×2像素技術，CMOS圖像傳感器的性能提升又進入了快車道。根據最新的研發報告，CMOS圖像傳感器的最小像素尺寸已經能夠達到0.7μm的級別，分辨率也提高到6400萬像素。
隨著市場需求的演變，CMOS圖像傳感器的應用范圍也在不斷擴大，目前最具有前景的方向是深度傳感領域。在深度傳感領域比較成熟的技術就是ToF飛行時間傳感，可以分為dToF（直接飛行時間）和iToF（間接飛行時間）。
iToF的工作原理是基于模擬電荷積累，信號在距離較遠的測量過程中會出現衰減，因此測量范圍會受到影響。dToF的工作原理是基于SPAD（單光子雪崩二極管），難點在于對每一個單光子單元大小的檢測，同時還要在每個單元中堆疊才能讀出信號，這種技術路線的缺點是難以在分辨率上做提升。
因為這兩種技術路線都有各自的優點，在對應的應用范圍中做針對性的改進還是沒有問題的。
總的來說，CMOS圖像傳感器基于廣譜光，可以根據不同的半導體材料，來針對不同波長光的傳感，具有非常廣泛的應用范圍。比如，鍺材料常用于紫外波段的傳感，InGaAs（銦鎵砷）材料常用于紅外和近紅外波段。
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