L'elemento chiave in grado di differenziare in maniera sostanziale una videocamera tradizionale di tipo analogico da una digitale è costituito dal sensore d'immagine CCD, il dispositivo in grado di convertire l'immagine ottica in formato digitale.

Inventato negli anni '70 all'interno dei laboratori Bell, il CCD (Charged Coupled Device - Dispositivo ad accoppiamento di carica), è costituito da migliaia, spesso milioni di cellule fotosensibili, di forma quadrata o rettangolare, disposte come una fitta trama di tessuto: durante la registrazione con una videocamera digitale, l'immagine ripresa viene frammentata in un numero di impulsi luminosi proporzionale alla quantità degli elementi che costituiscono il sensore; questi, catturando simultaneamente ogni porzione d'immagine ripresa, trasformano le immagini catturate in un codice digitale espresso in bit, il sistema binario su cui si basano tutte le strutture informatiche.
In modo del tutto analogo al concetto di risoluzione per la fotografia digitale, si può affermare che maggiore è il numero dei sensori d'immagine di cui è costituito il CCD, migliore risulterà la qualità dell'immagine generata.

Il sensore CCD però non è in grado da solo di vedere i colori, in quanto risulta sensibile solamente alle variazione d'intensità di luce: per questo prima di raggiungere il sensore, il segnale luminoso passa attraverso un apposito filtro da cui viene scomposto nei colori primari Rosso, Giallo e Verde (generalmente le proporzioni con cui vengono suddivisi gli elementi del sensore per ciascun colore sono: metà per il verde, un quarto per il rosso e un quarto per il blu).
Il CCD acquisisce queste tre fonti di informazione in modo indipendente, e solo successivamente le ricompone in modo da riprodurre l'immagine originale: a motivo di questo processo di acquisizione dei colori, per ottenere una migliore nitidezza dell'immagine alcune videocamere digitali di alta qualità possiedono addirittura 3 sensori CCD che, catturando ognuno un colore fondamentale, possono sfruttare al meglio tutte le potenzialità di ciascuno di essi.