Zur Erzeugung eines dreidimensionalen CT-Bildes wird zunächst eine Serie von zweidimensionalen Bildern aufgenommen, während die Probe in kleinen Schritten (<1 °) um 360° gedreht wird. Diese Projektionen enthalten Information über die Position und die Dichte von absorbierenden Objektmerkmalen in der Probe. Zusammen mit der Geometrie des Aufbaus geht dieser Datensatz in die numerische Rekonstruktion des Volumens ein. Der resultierende Volumendatensatz wird dann in Form von Querschnitten oder als dreidimensionale Ansicht visualisiert (s. Anwendungen).
Für eine akkurate Rekonstruktion der Volumendaten müssen im Wesentlichen zwei Voraussetzungen erfüllt sein: Erstens muss der vollständige Probendurchmesser während der gesamten 360°-Drehung im Gesichtsfeld bzw. Strahlkegel verbleiben, so dass stets die Probe in ihrer gesamten Breite in jeder Projektion zu sehen ist. Zweitens muss die gesamte Probengeometrie bei den eingestellten Röntgenparametern (Röhrenstrom und –spannung) unter jedem Aufnahmewinkel während der 360°-Drehung vollständig durchstrahlt und abgebildet werden.