W konwencjonalnych metodach obrazowania to szeroko rozpraszane światło zaciemnia obraz, jednak OCT wykorzystuje interferometrię, aby zarejestrować długość drogi przebytej przez fotony i odrzucić większość tych, które uległy już rozproszeniu kilka razy przed dotarciem do odbiornika. Dzięki temu OCT pozwala utworzyć szczegółowe trójwymiarowe obrazy nawet grubych próbek poprzez odrzucenie sygnału tła, który zaburzałby odbiór światła odbitego bezpośrednio od powierzchni próbki.
Pośród nieinwazyjnych metod trójwymiarowego obrazowania OCT wykazuje podobieństwo do obrazowania ultradźwiękowego, które także korzysta ze zjawiska echa. Inne metody obrazowania używane w diagnostyce medycznej (np. rezonans magnetyczny) nie opierają się na echolokacji.
Technika ta ogranicza się do obrazowania jedynie 1–2 mm w głąb pod powierzchnią tkanki biologicznej, ponieważ głębiej światło ulega większemu rozproszeniu i ilość światła odbitego bez rozproszenia jest zbyt mała, by mogła zostać zarejestrowana. Przy używaniu metody OCT nie jest wymagane wcześniejsze przygotowanie próbki, a obrazy mogą zostać otrzymane bez dotykania jej, a nawet przez warstwę przezroczystej błony czy okna.