最早的照相機結構十分簡單，僅包括暗箱、鏡頭和感光材料。現代照相機比較復雜，具有鏡頭、光圈、快門、測距、取景、測光、輸片、計數、自拍等系統，是一種結合光學、精密機械、電子技術和化學等技術的復雜產品。
在公元前400年前 ，墨子所著《墨經》中已有針孔成像的記載；13世紀，在歐洲出現了利用針孔成像原理制成的映像暗箱，人走進暗箱觀賞映像或描畫景物；1550年，意大利的卡爾達諾將雙凸透鏡置于原來的針孔位置上，映像的效果比暗箱更為明亮清晰 ；1558年，意大利的巴爾巴羅又在卡爾達諾的裝置上加上光圈，使成像清晰度大為提高；1665年，德國僧侶約翰章設計制作了一種小型的可攜帶的單鏡頭反光映像暗箱，因為當時沒有感光材料，這種暗箱只能用于繪畫 。

1822年，法國的涅普斯在感光材料上制出了世界上第一張照片，但成像不太清晰，而且需要 八個小時的曝光。1826年，他又在涂有感光性瀝青的錫基底版上，通過暗箱拍攝了一張照片。

1839年，法國的達蓋爾制成了第一臺實用的銀版照相機 ，它是由兩個木箱組成，把一個木箱插入另一個木箱中進行調焦，用鏡頭蓋作為快門，來控制長達三十分鐘的曝光時間，能拍攝出清晰的圖像。
1860年，英國的薩頓設計出帶有可轉動的反光鏡取景器的原始的單鏡頭反光照相機；1862年，法國的德特里把兩只照相機疊在一起，一只取景，一只照相，構成了雙鏡頭照相機的原始形式；1880年，英國的貝克制成了雙鏡頭的反光照相機。
隨著感光材料的發展，1871年，出現了用溴化銀感光材料涂制的干版，。
隨著放大技術和微粒膠卷的出現，鏡頭的質量也相應地提高了。1902年，德國的魯道夫利用賽得爾于1855年建立的三級像差理論，和1881年阿貝研究成功的高折射率低色散光學玻璃 ，制成了著名的“天塞”鏡頭，由于各種像差的降低，使得成像質量大為提高。在此基礎上，1913年德國的巴納克設計制作了使用底片上打有小孔的 、35毫米膠卷的小型萊卡照相機。
不過這一時期的35毫米照相機均采用不帶測距器的透視式取景器。1930年制成彩色膠卷；1931年，德國的康泰克斯照相機已裝有運用三角測距原理的雙像重合測距器，提高了調焦準確度，并首先采用了鋁合金壓鑄的機身和金屬幕簾快門。
1935年，德國出現了埃克薩克圖單鏡頭反光照相機，使調焦和更換鏡頭更加方便。為了使照相機曝光準確，1938年柯達照相機開始裝用硒光電池曝光表。1947年，德國開始生產康泰克斯S型屋脊五棱鏡單鏡頭反光照相機，使取景器的像左右不再顛倒，并將俯視改為平視調焦和取景，使攝影更為方便。

1956年，聯邦德國首先制成自動控制曝光量的電眼照相機 ；1960年以后,照相機開始采用了電子技術，出現了多種自動曝光形式和電子程序快門；1975年以后，照相機的操作開始實現自動化。
照相機品種繁多，按用途可分為風光攝影照相機、印刷制版照相機、文獻縮微照相機、顯微照相機、水下照相機、航空照相機、高速照相機等；按照相膠片尺寸，可分為110照相機(畫面13×17毫米)、126照相機(畫面28×28毫米)、135照相機(畫面24×18，24×36毫米)、127照相機(畫面45x45毫米)、120照相機(包括220照相機，畫面60×45,60×60,60×90毫米)、圓盤照相機(畫面8.2x10.6毫米)；按取景方式分為透視取景照相機、雙鏡頭反光照相機、單鏡頭反光照相機。
任何一種分類方法都不能包括所有的照相機，對某一照相機又可分為若干類別，例如135照相機按其取景、快門、測光、輸片、曝光、閃光燈、調焦、自拍等方式的不同 ，就構成一個復雜的型譜。
照相機利用光的直線傳播性質和光的折射與反射規律，以光子為載體，把某一瞬間的被攝景物的光信息量，以能量方式經照相鏡頭傳遞給感光材料，最終成為可視的影像。
照相機的光學成像系統是按照幾何光學原理設計的，并通過鏡頭，把景物影像通過光線的直線傳播、折射或反射準確地聚焦在像平面上。
攝影時，必須控制合適的曝光量，也就是控制到達感光材料上的合適的光子量。因為銀鹽感光材料接收光子量的多少有一限定范圍，光子量過少形不成潛影核，光子量過多形成過曝，圖像 又不能分辨。照相機是用光圈改變鏡頭通光口徑大小，來控制單位時間到達感光材料的光子量，同時用改變快門的開閉時間來制曝光時間的長短。
從完成攝影的功能來說，照相機大致要具備成像、曝光和輔助三大結構系統。成像系統包括成像鏡頭、測距調焦、取景系統、附加透鏡、濾光鏡、效果鏡等；曝光系統包括快門機構、光圈機構 、測光系統、閃光系統、自拍機構等；輔助系統包括卷片機構、計數機構、倒片機構等。

鏡頭是用以成像的光學系統，由一系列光學鏡片和鏡筒所組成，每個鏡頭都有焦距和相對口徑兩個特征數據；取景器是用來選取景物和構圖的裝置，通過取景器看到的景物，凡能落在畫面框內的部分，均能拍攝在膠片上 ；測距器可以測量出景物的距離，它常與取景器組合在一起，通過連動機構可將測距和鏡頭調焦聯系起來，在測距的同時完成調焦。
光學透視或單鏡頭反光式取景測距器都須手動操作，并用肉眼判斷。此外還有光電測距、聲納測距、紅外線測距等方法，可免除手動操作，又能避免肉眼判斷帶來的誤差，以實現自動測距。
快門是控制曝光量的主要部件，最常見的快門有鏡頭快門和焦平面快門兩類。鏡頭快門是由一組很薄的金屬葉片組成，在主彈簧的作用下，連桿和撥圈的動作使葉片迅速地開啟和關閉 ；焦平面快門是由兩組部分重疊的簾幕(前簾和后簾)構成，裝在焦平面前方附近。兩簾幕按先后次序啟動，以便形成一個縫隙。縫隙在膠片前方掃過，以實現曝光。
光圈又叫光闌，是限制光束通過的機構，裝在鏡頭中間或后方。光圈能改變能光口徑，并與快門一起控制曝量。常見的光圈有連續可變式和非連續可變式兩種。
自拍機構是在攝影過程中起延時作用，以供攝影者自拍的裝置。使用自拍機構時，首先釋放延時器，經延時后再自動釋放快門。自拍機構有機械式和電子式兩種，機械式自拍機構是一種齒輪傳動的延時機構，一般可延時8～12秒 ；電子式自拍機構利用一個電子延時線路控制快門釋放。
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