Основната част на всеки един цифров фотоапарат (или цифрова камера) е матрицата, представляваща полупроводников чип. Цената на този елемент от цифровия апарат може да надвишава половината от цената на апарата. Матрицата е сложен полупроводников елемент, съставен от множество светлочувствителни елементи, изградени от фотодиоди. Тези елементи са групирани и разположени по определен начин, а не хаотично и затова казваме, че образуват матрица. Така има възможност за достъп по адреси до всеки активен елемент от нея.
Тъй като пикселът е най-малкия елемент от едно изображение, е удобно да се използва този термин за описване на възможностите на матрицата и за пресмятания. Т.е., ако фотоапаратът може да заснеме изображение с разделителна способност 1280x960 пиксела, това дава общ брой на пиксели от матрицата равен на 1 228 800. Обикновено броят на елементите върху матрицата е малко по-голям от необходимия за фиксиране на самото изображение, тъй като не всички елементи от матрицата се използват. Обикновено разликата между "работния" и общия брой пиксели за един апарат е в рамките на 5%.
Технологията, по която в момента се произвеждат матриците, е все още далече от съвършенството и е практически невъзможно е да се произведе елемент със 100% работещи клетки, така че всяка матрица има известно количество "мъртви" клетки. Освен това, обикновено изображението, предназначено за заснемане, се фокусира по такъв начин върху матрицата, че да попадне в средата й, оставяйки разстояние до нейните граници. Когато се снима изображение, използвайки по-ниска резолюция от максимално възможната, това води до намаляване на размера на проектирания върху матрицата участък. Отделно от всичко това, известно количество пиксели се използва в някои модели и за калибриране на сигналите на сензора.
Повечето цифрови апарати от нисък и среден клас съдържат една CCD матрица. Съвременните цифрови фотоапарати от по-висок клас, особено за професионални цели използват по три отделни сензора за трите основни цвята, необходими за RGB цветния модел.
Този цветен модел се използва при почти всички цифрови фотоапарати. Всеки от тези сензори предава на процесора само един цвят - червен, зелен или син, като излишните цветови съставки се отделят от филтри.
Конструктивно, видът и начинът на разполагане на филтрите, отделящи определения цвят (червен, зелен, син или допълнителните светлосин, пурпурен и жълт) е различен при различните производители на цифрови апарати и дори при различни модели от един производител.
В голяма част от матрицата се използват микроскопични лупи, разположени над всеки пиксел от матрицата, служещи за фокусиране и насочване на фотоните точно към определен участък от пикселния елемент, поради разлики в чуствителността в различни зони. Фотоните след това се трансформират в електрони с помощта на силициев фотодиод, който се разполага непосредствено под микролупата, а самата област запазва електрическия заряд на принципа на кондензатор. За да може матрицата да поеме следващата снимка, тя периодично се инициализира (изчиства) с честота няколко десетки пъти в секунда.
Производителите на матрици използват и различни конструкции от филтри, пропускащи светлина с определена дължина на вълната (т.е. цвят). Най-често използваната при това технология е Bayer Pattern, която се характеризира с това, че зелените филтри и сензори зад тях са двойно повече от червените и сините. Освен това, червените, зелени и сини филтри са шахматно разположени, което намалява вероятността от появата на цветови дефекти и взаимното влияние на едноцветни съседни пиксели.
Тъй като човешкото око е по-чуствително към светлина с дължина на вълната, съответстваща на зеления цвят, двойно по-големият брой зелени пиксели в матрицата подобрява изображението, по модел на възприеманата от човешкото око цветна картина. Освен това, производителите на цифрови апарати вграждат в тях програми, изпълняващи различни алгоритми за подобряване и допълнителна обработка на изображенията с цел подобряване на прихванатото от апарата изображение.