1947-ben "véletlenül" fedezte fel és írta le a hologram, azaz a "teljes üzenet" elméleti lehetőségét, miközben az elektronmikroszkóp felbontásának növelésén dolgozott. Az első hologram elkészültére 1964-ig kellett várni, mert a lézer megjelenéséig nem állt rendelkezésre koherens fényforrás az eljáráshoz. Gábor akinek nevéhez több más jelentős találmány is fűződik 1971-ben fizikai Nobel-díjat kapott a holográfia felfedezéséért, amely azóta az élet számos területén használatos, a nyomdaipartól a vadászrepülőgépekig.

 Mint minden igazán nagy tudós, a budapesti születésű Gábor Dénes (1900    -    1979) is szerencsés "véletleneknek" tulajdonította legjelentősebb felfedezéseit. Diákéveit Berlinben töltötte (többek között Einstein és Planck tanítványaként) doktori értekezését a katódsugárcsőről írta. Első munkahelyén, a Siemensnél a kadmiummal való sikertelen kísérletezés melléktermékeként kifejlesztette a higanygőzlámpát, amely ma is a legelterjedtebb közterületi világítási technológia. Hitler hatalomra jutása után visszatért Magyarországra, ahonnan rövid idő elteltével Angliába emigrált.

  Több évtizedes zavartalan kutatómunka során továbbfejlesztette az elemi részecskék megfigyelésére szolgáló Wilson-ködkamrát, épített holografikus mikroszkópot és analóg számítógépet, de az ő nevéhez fűződik a lapos színes képcső és a plazmalámpa konstrukciója is. Nyugalomba vonulása után alapító tagja lett a neves kutatókat tömörítő Római Klubnak, amely a tudósok felelősségét hirdeti, és már a hatvanas években figyelmeztetett: "Csak tiszta technológiákkal és ésszerű fogyasztással őrizhető meg a civilizáció". Gábor Dénes a Nobel-díj mellett a Brit Birodalom Rendjének parancsnoki fokozatát is elnyerte, és élete végén így fogalmazott: "Ama néhány szerencsés fizikus egyike vagyok, aki megérte, hogy elgondolása a fizika komoly fejezetévé nőtte ki magát."  

  A holográfia elmélete 1947-től 1960-ig csak papíron létezett, a koherens (azonos hullámhosszú és amplitúdójú, szinkronban rezgő fényhullámokból álló) lézer megjelenése után négy évvel azonban két amerikai kutató, Emmett Leith és Juris Upatnieks a michigani egyetemen kísérletezni kezdtek vele, méghozzá sikeresen: az első háromdimenziós hologram egy játékvonatról és egy játékmadárról készült, de ekkor még lézerfényre volt szükség a kép megtekintéséhez is. A hologram a szovjet kutatók érdeklődését is felkeltette: a leningrádi optikai intézet kutatója, Jurij Gyenyiszjuk az 1908-ban fizikai Nobel-díjjal kitüntetett Gabriel Lippmann színes fényképezési eljárásával kombinálta a holográfiát: az eredmény olyan hologram lett, amely már egyszerű villanyfénnyel megvilágítva is látható.

  A lézersugarat optikailag kettéválasztva a referenciasugarat és a felvétel tárgyára irányuló sugarat kapjuk. A referenciasugár a holografikus filmet világítja meg, miközben a másik sugár a felvétel tárgyáról visszaverődve olyan interferenciamintát hoz létre a holografikus filmen, amely rögzül a fényérzékeny emulzión. Mivel ez az interferenciaminta minden információt tartalmaz a tárgy helyéről, helyzetéről, nagyságáról, formájáról és textúrájáról, előhívása után a filmet a referenciasugárral azonos szögből megvilágítva láthatóvá válik az eredeti tárgy háromdimenziós képe.   

  Az első futószalagon gyártott hologramot az 1967-es World Book Encyclopedia Science Yearbook természettudományos enciklopédia tartalmazta, amelyben egy sakktábla 4x3 hüvelykes (10,16 x 7,62 cm-es) hologramja illusztrálta a frissen bekerült "hologram" címszót. 1968-ban a Polaroid Research Laboratories kutatói holografikus televízió kifejlesztésébe fogtak, és bár erőfeszítéseiket nem koronázta siker, felfedeztek egy új módszert, a fehér fénnyel hátulról megvilágított "transzmissziós" hologramot, amely a szivárvány összes színében játszó térhatású képet generál. Hatására számos művész kísérletezni kezdett az új technológiával, és egyszerűbbé vált a hologram sokszorosítása is: manapság már tetszőleges számú másolat készíthető egy eredetiről néhány centes költséggel, ami a nehezen hamisítható hologramok elterjedéséhez vezetett a nyomda- és reklámiparban. 1972-ben Lloyd Cross előállította az első holografikus mozgóképet: egy forgó tárgyról pulzáló lézerrel készült felvételsorozat holografikus sztereogramot eredményez, amely nem összetévesztendő a "térhatású" mozikban vetített sztereografikus mozgóképpel, amely nem hologram, "csupán" attól térhatású, hogy a jeleneteket két, egymástól szemtávolságban elhelyezett kamera veszi, a vetítőben pedig egy speciális szemüveg a másodperc tört része alatt felváltva takarja le az egyik, illetve a másik szemet. 1976-ban New York-ban megnyílt a Holográfiai Múzeum, amelyben külön termet (Hol-o-fame) szenteltek a híres New York-iak hologram-portréinak. 

  A hologram népszerűsítésében élen járó, 11 milliós példányszámú National Geographic magazin 1984 márciusi és 1985 novemberi számának címlapján is szerepel egy-egy hologram, majd az 1988 decemberi kiadás teljes első és hátsó borítóját hologram fedi: a címlapon a Föld háromdimenziós képe látható, a lapot forgatva a bolygó felrobban. A fotós három hónapig dolgozott egy zöld pulzáló lézerrel megvilágított, majd pisztolygolyóval szétlőtt kristálygömb holografikus felvételén, amelyet egy Santa Clara-i laboratórium számítógép vezérlésű berendezése készített. Az elmúlt tíz év során a hologram tömegtermékké vált, és az élet számos területén használatos. A Mai Manó Galéria Gábor Dénes emlékére rendezett hologram-kiállításának megnyitóján dr. Hans I. Bjelkhagen neves brit holográfus a módszer fejlettségét mégis a hangrögzítés hőskorához, Edison viaszhengeréhez hasonlította. Prognózisa szerint a következő tíz-tizenöt év során áttörés várható a holográfia területén: ha a számítógépek adattárolási kapacitása és a távközlési hálózatok sávszélessége eléri azt a küszöböt, amely már elegendő a hologram előállításához szükséges óriási mennyiségű adat rögzítésére és továbbítására, a módszer a térhatású televízió és a háromdimenziós INTERNET, a "mátrix" kifejlődéséhez vezethet.    

 A lézerek alkalmazásának egyik legizgalmasabb, leglátványosabb területe a holográfia. A pénzek hologram csíkjaitól és más holografikus védjegyektől a művészi hologram kiállításokon át a tudományos alkalmazásokig sok helyen találkozhatunk vele. Az emberek többségének nagy élményt jelent, hogy a fény valami megfoghatatlan test térbeli képét rajzolja a szemük elé.

 A holográfia olyan képrögzítő eljárás, amellyel a tárgyról tökéletes térhatású, vagyis háromdimenziós kép hozható létre. A hagyományos fényképezés során a tárgy képét lencserendszerrel képezzük le a film síkjára, és így a filmen a tárgyról kiinduló fény intenzitásának megfelelően az egyes pontokban feketedés jön létre. Ennek az eljárásnak a során azonban - mivel a feketedés mértéke csak a fény erősségétől (vagyis amplitúdójától) függ, és független a fényhullám másik jellemzőjétől, a fázistól -, minden információ, amit a fázis hordoz (s ami a hullám rezgésállapotára jellemző), elvész. A tárgynak minden egyes pontja ugyanabba a síkba képződik le, a kép kétdimenziós lesz. A holográfia lényege éppen ennek a hiányosságnak a kiküszöbölése: a hologramon - voltaképpen egy sík lemezen - az intenzitás mellett a hullám fázisát is sikerül rögzíteni, így lehetségessé válik a teljes információ felvétele és tárolása. (Innen ered a holográfia elnevezés is: görögül a "holosz" teljest, a "grapho" pedig írást jelent.)

Az eljárás ötletét Gábor Dénes magyar származású tudós vetette fel és dolgozta ki 1947-ben. Bár az elmélet jó volt, az els ő hologram elkészítésére csak 1961-ben kerülhetett sor, mert addig - a lézer megjelenéséig - nem állt rendelkezésre olyan fényforrás, amely az interferencia előállításához szükséges koherenciát biztosítani tudta volna. Gábor Dénes munkáját 1971-ben Nobel-díjjal ismerték el.

Ha megvilágítunk egy tárgyat, akkor a Huygens-elv szerint annak minden egyes pontja másodlagos hullámforrássá válik, elemi gömbhullámok indulnak ki belőle. A tárgytól elég kis távolságban ugyanabban az időpillanatban az egyes elemi hullámok hullámfrontjai az őket létrehozó másodlagos forrásoktól azonos távolságra helyezkednek el, vagyis az összes elemi hullámot beburkoló eredő hullámfront a tárgy alakjáról hordoz információt, ahhoz hasonló.

 Ha a tárgy felületén kisebb egyenetlenségek vannak, akkor a tárgytól nagyobb távolságban - egyszerű geometriai okok miatt - a hullámfront valamelyest kisimul és kisebb szeletei már síkhullámnak tekinthetők.
Ez a változás azonban csak a burkoló hullámfront alakját érinti, nem jelent információveszteséget, a hullámfront továbbra is arra és csakis arra a tárgyra lesz jellemző, amelyről a fény kiindult. Ez a hullám tulajdonképpen a forrásától függetlenül halad tovább.
Ha valamilyen ok miatt már nincs "mögötte" a tárgy, de a hullám a szemünkbe jut, ott a kép akkor is létrejön, látjuk a tárgyat. (Persze a fénysebesség nagysága miatt csak igen szoros időtartamon belül.) A holográfia lényege éppen ebben rejlik. Ha egy eljárással sikerül a tárgyról kiinduló hullámot egy adott helyen rögzíteni, és később "újraéleszteni", a hullám ugyanúgy halad tovább, mint azelőtt, és ugyanolyan érzetet is kelt.