ภาพแสดงการสร้างขึ้นใหม่แบบ 3D ของสมองและดวงตาจาก CT สแกนภาพ DICOM. ในภาพนี้, พื้นที่ที่มีความหนาแน่นของกระดูกหรืออากาศถูกทำให้โปร่งใส, และชิ้นบางจะถูกซ้อนกันขึ้นไปในการจัดตำแหน่งพื้นที่เปิดโดยประมาณ. วงแหวนรอบนอกของวัสดุรอบๆสมองเป็นเนื้อเยื่ออ่อนของผิวและกล้ามเนื้อบนด้านนอกของกะโหลกศีรษะ. กล่องสีดำล้อมรอบชิ้นบางเพื่อทำให้พื้นหลังเป็นสีดำ. เนื่องจากภาพเหล่านี้เป็นภาพเพียงแค่ 2 มิติที่ซ้อนกัน, เมื่อถูกมองบนขอบ, ชิ้นบางจะหายไปเนื่องจากพวกมันมีความหนาเป็นศูนย์อย่างมีประสิทธิภาพ. แต่ละสแกน DICOM แสดงชิ้นบางเฉลี่ยประมาณ 5mm ของวัสดุ

ข้อมูลของชิ้นบางด้วยการเอ็กซ์เรย์จะถูกสร้างขึ้นโดยใช้แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่หมุนรอบวัตถุ; เซ็นเซอร์เอ็กซ์เรย์จะถูกวางอยู่ในตำแหน่งที่อยู่ฝั่งตรงข้ามของวงกลมจากแหล่งรังสีเอกซ์. เซ็นเซอร์รุ่นแรกสุดเป็นตัวตรวจจับแบบแสงวับ (อังกฤษ: scintillation), ที่มีหลอดทวีคูณแสง (อังกฤษ: photomultiplier tube) ที่กระตุ้นโดย (โดยทั่วไป) ผลึกซีเซียมไอโอไดด์. ซีเซียมไอโอไดด์ถูกแทนที่ในช่วงปี 1980s โดยช่องไอออนที่มีก๊าซซีนอนแรงดันสูง. ระบบเหล่านี้ในทางกลับได้ถูกแทนที่ด้วยระบบแสงวับที่อยู่บนพื้นฐานของโฟโตไดโอดแทนที่จะเป็นตัวทวีคูณแสงและวัสดุแสงวับอื่นที่ทันสมัย ​​(ตัวอย่างเช่นโกเมนที่หายากในโลกหรือเซรามิกออกไซด์ที่หายากในโลก) ที่มีคุณลักษณะที่พึงประสงค์มากขึ้น.

ในเครื่องรุ่นแรกๆ เครื่องจะหมุนแสง X-ray และตัวตรวจจับไปรอบวัตถุที่หยุดนิ่ง. หลังจากหมุนครบรอบ, วัตถุจะถูกเลื่อนไปตามแกนของมัน, และหมุนรอบต่อไป. เครื่องรุ่นใหม่ที่สามารถหมุนอย่างต่อเนื่องไปกับวัตถุที่จะถ่ายภาพจะเลื่อนอย่างช้าๆและนุ่มนวลผ่านวงแหวน X-ray. เครื่องแบบนี้เรียกว่าเครื่อง CT แบบ'ขดลวด'หรือแบบ'เกลียว'. การพัฒนาต่อมาของ CT แบบขดลวดคือ CT แบบหลายชิ้น (อังกฤษ: multi-slice) (หรือแบบหลายเครื่องตรวจจับ (อังกฤษ: multi-detector)); คือแทนที่จะใช้ตัวตรวจจับแถวเดียว, ตัวตรวจจับหลายแถวจะถูกนำมาใช้อย่างมีประสิทธิภาพในการจับภาพภาคตัดขวางหลายๆส่วนพร้อมกัน. ระบบที่มีแถวตรวจจับจำนวนมาก, เพื่อที่ว่าแกน Z สามารถเทียบได้กับแกน XY มักจะถูกเรียกว่า CT แบบลำแสงกรวย (อังกฤษ: cone beam CT), ตามรูปร่างของลำแสงเอ็กซ์เรย์ (จริงๆแล้ว, ลำแสงจะอยู่ในรูปปิรามิดมากกว่าจะเป็นรูปกรวย).

ในเครื่อง CT ทั่วไป หลอด X-ray และตัวตรวจจับจะหมุนอยู่หลังตัวห่อหุ้มรูปวงกลม (ดูภาพด้านบนขวา). อีกทางเลือกหนึ่ง การออกแบบอายุสั้นที่เรียกว่าเอกซ์เรย์ลำแสงอิเล็กตรอน (อังกฤษ: electron beam tomography (EBT)) ใช้การเบี่ยงเบนแม่เหล็กไฟฟ้าของลำแสงอิเล็กตรอนภายในหลอดรังสีเอกซ์รูปกรวยขนาดใหญ่มากและอาเรย์ตัวตรวจจับอยู่กับที่เพื่อให้ได้ความละเอียดชั่วคราวที่สูงมาก, สำหรับการถ่ายภาพโครงสร้างที่เคลื่อนที่เร็ว เช่นหลอดเลือดหัวใจ. ฟังก์ชันของ CT ลำแสงกรวยยังเป็นฟังก์ชันที่พบบ่อยมากขึ้นในอุปกรณ์ส่องกล้องทางการแพทย์, โดยการหมุนกล้อง fluoroscope ไปรอบตัวผู้ป่วย, สามารถได้รูปร่างแบบเรขาคณิตที่คล้ายกับ CT, และโดยการปฏิบัติกับตัวตรวจจับ 2D X-ray ในลักษณะที่คล้ายคลึงกับตัวตรวจจับ CT ที่มีแถวจำนวนมากก็เป็นไปได้ที่จะสร้างสมุดภาพ 3 มิติจากการหมุนเพียงครั้งเดียวโดยใช้ซอฟต์แวร์ที่เหมาะสม.

CT สแกนเนอร์ที่ฝาครอบถูกถอดออกเพื่อแสดงให้เห็นชิ้นส่วนภายใน คำอธิบาย
T: หลอด X-ray
D: ตัวตรวจจับเอ็กซ์เรย์
X: ลำแสงเอกซเรย์
R: การหมุนของโครงวงแหวน

CT ถูกนำมาใช้ในการแพทย์เพื่อเป็นเครื่องมือในการวินิจฉัยและเพื่อเป็นแนวทางสำหรับขั้นตอนการใช้มาตรการแทรกแซง. บางครั้งวัสดุทึบรังสีเช่นสารทึบรังสีที่มีไอโอดีนเข้าหลอดเลือดดำถูกนำมาใช้. สารนี้จะเป็นประโยชน์ที่จะเน้นโครงสร้างต่างๆเช่นเส้นเลือดที่อาจจะยากที่จะจำแนกแยกแยะจากสภาพแวดล้อมของพวกมัน. โดยใช้สารทึบรังสียังสามารถช่วยให้ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของเนื้อเยื่อต่างๆ.

การแสดงภาพของข้อมูลดิบที่ได้รับเรียกว่า sinogram, แต่มันก็ยังไม่เพียงพอสำหรับการแปลความหมาย. เมื่อการสแกนข้อมูลได้รับมาข้อมูลมาแล้ว, ข้อมูลจะต้องผ่านกระบวนการโดยใช้รูปแบบของการฟื้นฟูภาพเอกซเรย์ขึ้นมาใหม่ (อังกฤษ: tomographic reconstruction) ซึ่งจะผลิตชุดของภาพตัดขวาง. ในแง่ทางคณิตศาสตร์, ข้อมูลดิบที่ได้มาจากตัวสแกนประกอบด้วย "การฉายภาพ" หลายด้านของวัตถุที่ถูกสแกน. การฉายภาพเหล่านี้เป็นการแปลงแบบเรดอน (อังกฤษ: Radon transformation) อย่างมีประสิทธิภาพของโครงสร้างของวัตถุ" ฟื้นฟูภาพขึ้นมาใหม่, ที่สำคัญเกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาการเปลี่ยนแปลงผกผันแบบเรดอน.

เทคนิคการฉายภาพกลับแบบกรอง (อังกฤษ: filtered back projection) เป็นหนึ่งในเทคนิคขั้นตอนวิธีที่ถูกจัดตั้งมากที่สุดสำหรับปัญหานี้. มันเป็นแนวคิดที่เรียบง่าย, ปรับแต่งได้และได้ผลชัดเจน. นอกจากนี้ มันยังไม่ต้องการการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์มาก, กับสแกนเนอร์ที่ทันสมัยต้องใช้เพียงไม่กี่มิลลิวินาทีต่อภาพ. อย่างไรก็ตาม เทคนิคนี้ไม่ได้เป็นเทคนิคเดียวที่มี: สแกนเนอร์อีเอ็มไอแบบดั้งเดิมสามารถแก้ปัญหาการฟื้นฟูภาพขึ้นใหม่โดยวิธีการทางพีชคณิตเชิงเส้น, แต่วิธีการนี้ถูกจำกัดด้วยความซับซ้อนของการคอมพิวเตอร์ชั้นสูง, โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ในเวลานั้น. เมื่อเร็วๆนี้ ผู้ผลิตได้พัฒนาเทคนิคความคาดหวังสูงสุดที่น่าจะเป็นสูงสุดทางกายภาพแบบการทำซ้ำ (อังกฤษ: iterative physical model-based maximum likelihood expectation maximization techniques). เทคนิคเหล่านี้มีข้อได้เปรียบเพราะว่าพวกมันใช้รูปแบบภายในของคุณสมบัติทางกายภาพของสแกนเนอร์และของกฎทางกายภาพของการปฏิสัมพันธ์ของ X-ray. วิธีการก่อนหน้านี้, เช่นเทคนิคการฉายภาพกลับแบบกรอง, คาดว่าจะได้สแกนเนอร์ที่สมบูรณ์ตัวหนึ่งและวิชาฟิสิกส์ที่ถูกทำให้ง่ายมากๆ, ซึ่งนำไปสู่สิ่งแปลกปลอมจำนวนมาก, เสียงรบกวนสูงและความละเอียดของภาพที่มีความบกพร่อง. เทคนิคซ้ำจะให้ภาพที่มีความละเอียดที่ดีขึ้น, ลดเสียงรบกวนและเกิดสิ่งแปลกปลอมน้อยลง, เช่นเดียวกับความสามารถในการช่วยลดอย่างมากของปริมาณรังสีในบางสถานการณ์. ข้อเสียคือความต้องการการคอมพิวเตอร์สูงมาก, แต่ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคนิคการใช้คอมพิวเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงเช่นการใช้อัลกอริทึม GPU แบบขนานสูงหรือการใช้ฮาร์ดแวร์พิเศษเฉพาะเช่น FPGAs หรือ ASICs, อนุญาตให้ใช้ในทางปฏิบัติได้ในปัจจุบัน.

จำนวนพิกเซลในภาพที่ได้จาก CT สแกนจะถูกแสดงในแง่ของความเข้มของรังสีที่สัมพันธ์กัน. พิกเซลตัวมันเองจะแสดงค่าตามการลดทอนเฉลี่ยของเนื้อเยื่อ(s) ที่สอดคล้องกับค่าจาก 3,071 (การลดทอนสูงสุด) ถึง -1024 (ลดทอนต่ำสุด) ในสเกลของฮาวนสฟิลด์. พิกเซลเป็นหน่วยสองมิติขึ้นอยู่กับขนาดของเมทริกซ์และมุมมอง. เมื่อความหนาของชิ้น CT อยู่ในหน่วยเป็นที่รู้จักกันคือ Voxel ซึ่งเป็นหน่วยสามมิติ. ปรากฏการณ์ที่เป็นส่วนหนึ่งของตัวตรวจจับไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างเนื้อเยื่อที่แตกต่างกันได้จะเรียกว่า "Partial Volume Effect". นั่นหมายความว่าขนาดใหญ่ของกระดูกอ่อนและชั้นบางของกระดูกที่มีขนาดกะทัดรัดสามารถทำให้เกิดการลดทอนหนึ่ง voxel เท่ากันกับกระดูกอ่อนความเข้มสูงเพียงอย่างเดียว. น้ำมีการลดทอนที่ 0 หน่วยฮาวนสฟิลด์ (HU), ในขณะที่อากาศ -1000 HU, กระดูกพรุนโดยทั่วไปจะมี +400 HU, กระดูกกะโหลกอาจมีถึง 2000 HU หรือมากกว่า (os temporale) และอาจทำให้เกิดสิ่งแปลกปลอม. ลดทอนของอวัยวะปลูกถ่ายโลหะขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของธาตุที่ใช้เช่นไทเทเนียมมักจะมีปริมาณที่ 1000 HU, เหล็กแกร่งสามารถบัง X-ray ได้อย่างสิ้นเชิงและจึงเป็นรับผิดชอบในเส้นแปลกปลอมที่รู้จักกันดีในการสร้างภาพด้วยคอมพิวเตอร์. สิ่งแปลกปลอมเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอย่างกระทันหันระหว่างวัสดุความหนาแน่นต่ำและความหนาแน่นสูง, ซึ่งส่งผลในค่าข้อมูลที่เกินช่วงไดนามิกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในการประมวลผล.

ตัวกลางบังแสง (อังกฤษ: Contrast medium) ที่ถูกใช้สำหรับการ X-ray CT, เช่นเดียวกับฟิล์มเอ็กซ์เรย์ธรรมดาจะถูกเรียกว่าสารทึบรังสี (อังกฤษ: radiocontrasts). สารทึบรังสีสำหรับ X-ray CT โดยทั่วไปต้องมีพื้นฐานจากไอโอดีน[48]. บ่อยครั้ง ภาพจะได้ทั้งที่มีและไม่มีสารทึบรังสี. ภาพ CT จะเรียกว่าภาพ precontrast หรือ native-phase ก่อนการให้สารทึบรังสี, และเรียกว่า postcontrast หลังการให้สารทึบรังสี[49].

ภาพ CT แบบสองมิติจะถูกให้แสงและเงาเพื่อให้มุมมองเหมือนกับว่าเงยหน้าขึ้นมองไปที่มันจากเท้าของผู้ป่วย[50]. ดังนั้น ด้านซ้ายของภาพอยู่ทางขวาของผู้ป่วยและในทางกลับกัน, ในขณะที่ด้านหน้าในภาพก็เป็นด้านหน้าของผู้ป่วยและในทางกลับกัน. การสลับด้านซ้ายขวานี้สอดคล้องกับมุมมองที่แพทย์มักจะเห็นในความเป็นจริงเมื่ออยู่หน้าผู้ป่วย.

ชุดข้อมูลของ CT มีช่วงไดนามิกที่สูงมากซึ่งจะต้องทำให้ลดลงสำหรับการแสดงผลหรือการพิมพ์ออกมา. วิธีการนี้จะกระทำโดยทั่วไปผ่านกระบวนการของ "Windowing", ซึ่งจะแมพช่วง ("หน้าต่าง") ของค่าพิกเซลเพื่อลาดเฉดสีเทา. ตัวอย่างเช่นภาพ CT ของสมองจะถูกมองโดยทั่วไปด้วยหน้าต่างที่ขยายจาก 0 HU ถึง 80 HU. ค่าพิกเซลเท่ากับ 0 และต่ำกว่าจะแสดงเป็นสีดำ, ค่า 80 และสูงกว่าจะแสดงเป็นสีขาว; ค่าภายในหน้าต่างจะแสดงความเข้มสีเทาเป็นสัดส่วนกับตำแหน่งภายในหน้าต่าง. หน้าต่างที่ใช้สำหรับการแสดงผลจะต้องตรงกันกับความหนาแน่นของรังสีเอกซ์ของวัตถุที่วัด, ในการที่จะเพิ่มประสิทธิภาพในรายละเอียดที่สามารถเห็นได้.