O filme fotográfico é uma tira ou folha de base de filme transparente revestida em um lado com uma emulsão de gelatina contendo cristais de haleto de prata microscopicamente pequenos sensíveis à luz. Os tamanhos e outras características dos cristais determinam a sensibilidade, contraste e resolução do filme. A emulsão escurecerá gradualmente se for exposta à luz, mas o processo é muito lento e incompleto para ser de qualquer uso prático. Em vez disso, uma exposição muito curta à imagem formada por uma lente de câmera é usada para produzir apenas uma mudança química muito leve, proporcional à quantidade de luz absorvida por cada cristal. Isso cria uma imagem latente invisível na emulsão, que pode ser quimicamente desenvolvida em uma fotografia visível. Além da luz visível, todos os filmes são sensíveis à luz ultravioleta, raios X, raios gama e partículas de alta energia. Os cristais de haleto de prata não modificados são sensíveis apenas à parte azul do espectro visível, produzindo interpretações não naturais de alguns assuntos coloridos. Esse problema foi resolvido com a descoberta de que certos corantes, chamados corantes sensibilizantes, quando adsorvidos nos cristais de haleto de prata os faziam responder também a outras cores. Primeiro foram desenvolvidos filmes ortocromáticos (sensíveis ao azul e verde) e, finalmente, pancromáticos (sensíveis a todas as cores visíveis). O filme pancromático renderiza todas as cores em tons de cinza, correspondendo aproximadamente ao seu brilho subjetivo. Por técnicas semelhantes, filmes para fins especiais podem se tornar sensíveis à região do infravermelho (IR) do espectro. No filme fotográfico em preto e branco, geralmente há uma camada de cristais de haleto de prata. Quando os grãos de haleto de prata expostos são revelados, os cristais de haleto de prata são convertidos em prata metálica, que bloqueia a luz e aparece como a parte preta do negativo do filme. O filme colorido tem pelo menos três camadas sensíveis, incorporando diferentes combinações de corantes sensibilizantes. Normalmente, a camada sensível ao azul está no topo, seguida por uma camada de filtro amarela para impedir que qualquer luz azul restante afete as camadas abaixo. Em seguida, vem uma camada sensível a verde e azul e uma camada sensível a vermelho e azul, que gravam as imagens verde e vermelha, respectivamente. Durante o desenvolvimento, os cristais de haleto de prata expostos são convertidos em prata metálica, assim como no filme preto e branco. Mas em um filme colorido, os subprodutos da reação de revelação combinam-se simultaneamente com produtos químicos conhecidos como acopladores de cores que são incluídos no próprio filme ou na solução reveladora para formar corantes coloridos. Como os subprodutos são criados em proporção direta à quantidade de exposição e desenvolvimento, as nuvens de corante formadas também são proporcionais à exposição e desenvolvimento. Após o desenvolvimento, a prata é convertida novamente em cristais de haleto de prata na etapa de branqueamento. Ele é removido do filme durante o processo de fixação da imagem no filme com uma solução de tiossulfato de amônio ou tiossulfato de sódio (hipo ou fixador). A fixação deixa para trás apenas os corantes de cor formados, que se combinam para compor a imagem visível colorida. Filmes coloridos posteriores, como Kodacolor II, têm até 12 camadas de emulsão, com mais de 20 produtos químicos diferentes em cada camada. Filme fotográfico e estoque de filme tendem a ser semelhantes em composição e velocidade, mas geralmente não em outros parâmetros, como tamanho e comprimento do quadro. O papel fotográfico de haleto de prata também é semelhante ao filme fotográfico.

Hannibal Williston Goodwin (21 de abril de 1822 - 31 de dezembro de 1900), patenteou um método para fazer filme de rolo transparente e flexível a partir de base de filme de nitrocelulose, que foi usado no Kinetoscope de Thomas Edison, uma das primeiras máquinas para visualização de filmes.