التصوير الضوئي الطبي هو استخدام الضوء كتقنية تصوير استقصائية للتطبيقات الطبية، والرائد في هذا المجال الكيميائي الفيزيائي الأمريكي بريتون تشانس. تشمل الأمثلة المجهر الضوئي، والتحليل الطيفي، والتنظير الداخلي، وفحص قاع العين بالليزر الماسح، وتصوير دوبلر بالليزر، والتصوير المقطعي البصري. نظرًا لأن الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية، تحدث ظواهر مماثلة في الأشعة السينية، والموجات الدقيقة، والموجات الراديوية .
يمكن تقسيم أنظمة التصوير الضوئي إلى أنظمة تصوير انتشارية وأنظمة تصوير باليستية. طُوّر بونر وآخرون نموذجاً لهجرة الفوتونات في الوسائط البيولوجية العكرة. ويمكن تطبيق مثل هذا النموذج لتفسير البيانات التي تم الحصول عليها من أجهزة مراقبة تدفق الدم باستخدام ليزر دوبلر ولتصميم بروتوكولات للإثارة العلاجية للكروموفورات في الأنسجة.