Při holografickém záznamu dat, se souvislý laserový svazek rozděluje na dva. Jeden, který ponese data (signální) a druhý referenční. Data, která mají být uložena se nakódují na signální svazek pomocí prostorového světelného modulátoru. Data, nebo řetězce bitů chcete-li, se nejprve uspořádají do stránek či velkých datových polí. Logické hodnoty "0" a "1" se překládají do pixelů na prostorovém světelném modulátoru a to tak, že buďto světlo pohlcují, nebo ho propouští. Signální paprsek tedy po průchodu modulátorem nese "šachovnicový" vzor datové stránky. Tento signální svazek pak na fotocitlivém záznamovém médiu interferuje s referenčním svazkem, čímž dojde k nahrání datové stránky (čtení se pak odvozuje od referenčního svazku, který je proměnný, však pro každou stránku pevně daný).

Interference tohoto vzoru způsobuje modulaci v idexu lomu záznamového materiálu. Refereční paprsek se používá při čtení k tomu, aby způsobil ohyb na zaznamenaných mřížkách, čímž může dojít k rekonstrukci pole bitů. Zrekonstruovaná sada (pole) dat se promítá na detektor, který se skládá z řady (slovo řada se sem asi moc nehodí, když jde vlastně o čtverec nebo obdélník) pixelů a dovede tak číst data paralelně. Rychlost takového holografického čtení se pak může pohybovat od 10-ti do 100MB/s.

Proměnlivou hodnotou referenčního paprsku, např. při změně úhlu dopadu, nebo změně vlnové délky, je právě možné číst ze stejného místa různá data, použije-li se vždy právě taková úroveň referenčního paprsku, která byla použita při zápisu. Čtení je tak závislé na proměnlivé hodnotě refenčního paprsku. Takový způsob multipexování dat pak přináší enormní kapacitu zápisu holograficky uložených dat.