L'immagine proiettata dalla lente viene messa a fuoco sul piano focale; e su questo piano deve esserci qualcosa di sensibile alla luce che possa memorizzare l'immagine.

Agli inizi questo qualcosa era una lastra di vetro cosparsa di materiale sensibile alla luce. La lastra regnò incontrastata fino a inizio Novecento, poi cominciò a essere sostituita dalla pellicola (film in inglese) che aveva il vantaggio di poter essere arrotolata e chiusa in un rullino. La lastra va cambiata ad ogni nuova fotografia, il rullino può avere 12, 16, 24, 36 fotogrammi e quindi deve essere sostituito più raramente.

Alla fine del Novecento con l'avvento della fotografia digitale entra in scena un terzo dispositivo di memorizzazione delle immagini, il sensore CCD composto da migliaia e poi da milioni di minuscoli pozzetti sensibili alla luce. L'immagine è quindi scomposta in puntini, in gergo i pixel.

Ognuno di questi dispositivi ha un proprio formato, quasi sempre rettangolare, a volte quadrato, e quindi individuato da una base e un'altezza. Così a inizio Novecento erano popolari le lastre 4.5x6cm. In seguito si affermarono i formati pellicola 120 e 620: la pellicola ha larghezza di 6 cm e sono possibili, a seconda della fotocamera, diversi formati: il 6x9 cm, il 6x6, e il 4.5x6. Nella seconda metà del Novecento prese decisamente il sopravvento il formato 135 o 35 mm, basato sulla classica pellicola cinematografica; la maggior parte delle fotocamere che usano il 35mm hanno un formato 24x36 mm, ma si sono visti anche formati 24x24 mm e 18x24 mm.

I sensori CCD hanno formati vari: le compatte usano formati molto piccoli tipo 6x9 mm, le reflex digitali usano anche formati uguali al 35 mm (24x36), ma la maggior parte (Canon, Nikon, Pentax) usa formati vicini all'APS (16x24 mm); nel 2003 la Kodak ha lanciato il formato 4:3 (Four Thirds = Quattro Terzi) 13.5x18 mm adottato da Olympus e poi da Panasonic e Leica; identico come dimensioni il formato micro 4:3 lanciato nel 2008 da Panasonic e Olympus che differisce per il minore tiraggio.

Per poter riassumere in un solo numero le dimensioni di un formato, si usa di solito la diagonale del rettangolo, il cui valore può essere facilmente calcolato, note base e altezza, con il teorema di Pitagora.

La misura della diagonale è importante perchè convenzionalmente questo valore corrisponde alla lunghezza focale di un obiettivo normale per quel formato. P.es. nel formato 4.5x6cm la diagonale è di 75mm e infatti l'obiettivo normale di quel formato è di 75mm. Fa eccezione il formato 35mm dove viene di solito considerata normale una focale di 50mm mentre la diagonale è di 43mm, e dunque un 50mm andrebbe a stretto rigore considerato tra i teleobiettivi.

Una questione importante è anche quella delle proporzioni del fotogramma; come si vede dalla tabella a lato, la maggior parte dei formati rispetta il rapporto 3:2 (1,5), diversi altri invece il rapporto 4:3 (1.333), recentemente poi si è diffuso il formato 16:9 che corrisponde a quello di alcuni televisori "panoramici". Molte fotocamere digitali offrono la scelta tra tutti o alcuni di questi formati.

Ha senso chiedersi quale sia la proporzione ideale?

Gli antichi greci pensavano che la proporzione ideale di un rettangolo fosse quella aurea che vale 1,618 ... e la facciata del Partenone rispetta questo valore. I formati fotografici non corrispondono alla regola aurea, il 16:9 (1,777...) e il 3:2 (1,5) lo approssimano piuttosto alla lontana.

Dal punto di vista industriale è considerato normale il rapporto √2 = 1.414... Un rettangolo con questo rapporto tra base e altezza è detto rettangolo DIN; il formato DIN ha il vantaggio che dividendo in due parti uguali un rettangolo DIN si ottengono ancora due rettangoli DIN, come è facile verificare. Per questo motivo il formato dei fogli di carta prodotti dall'industria rispetta sempre questo rapporto; p.es. il formato A3 è circa 42x60cm, l'A4 21x30, l'A5 15x21cm, l'A6 10.5x15 ...

Per questo motivo sarebbe stato logico che anche il mondo della fotografia, in particolare quello delle carte fotografiche, adottasse il formato DIN, ma così non è stato. Le due proporzioni preferite il 3:2 e il 4:3 sono complementari nel senso che dimezzando un rettangolo 3:2 si ottiene un rettangolo 4:3 e viceversa. Nel campo delle carte fotografiche regna poi un vero e proprio caos: formati scollegati uno dall'altro come il 6x9, il 10x15, il 13x18, il 20x25 ...

Consideriamo la diagonale t del 35mm; in base al teorema di Pitagora questa vale:

t = √(24² + 36²) = √1872 = 43.26...mm