Chụp cắt lớp là phương pháp chụp ảnh để thu được các hình của một hoặc nhiều cấu trúc nằm bên trong một vật thể hoặc trong một vùng không gian xác định, bằng cách nhận ảnh lần lượt của các cấu trúc cùng trên một mặt phẳng nằm trong vật thể hoặc nằm trong không gian đó, nhờ vậy có thể hình dung đầy đủ các cấu trúc cần nghiên cứu dù bị che khuất bởi các vật thể phía trước.
Giả sử có bốn hình hình học (nón, trụ, bán cầu và cầu) đựng trong một hộp che kín (xem hình 1). Nếu dùng tia xuyên thấu nhưng chụp theo phương pháp cổ điển, thì dù chụp bao nhiêu lần cũng chỉ được ảnh của các vật chồng lên nhau (ảnh P), còn nếu chụp cắt lớp hai lần thì thu được riêng rẽ hai ảnh (S1 và S2), phản ánh được hình dạng và vị trí các vật trong không gian bị che khuất. Nghĩa là phương pháp này tạo ra nhiều ảnh cắt ngang giống như cắt một ổ bánh mì thành nhiều lát để tìm hiểu mỗi lát cắt có cấu trúc như thế nào.
Phương pháp chụp cắt lớp được sử dụng ngày càng rộng rõi, thường xuyên được cải tiến và đã thu được nhiều kết quả quan trọng ở nhiều lĩnh vực rất khác nhau như: y học, khảo cổ học, sinh học, khoa học khí quyển, địa vật lý, hải dương học, nghiên cứu về plasma, khoa học vật liệu, vật lý thiên văn, v.v. nhất là sử dụng trong khoa X quang phục vụ mục đích chẩn đoán và điều trị bệnh. Hiện nay, chụp cắt lớp là phương pháp tốt nhất để thu được thông tin tối ưu về cấu trúc không gian (3D) của một số phần tử trong cả một quần thể gồm nhiều phần tử không đồng nhất.