(Complementary Metal Oxide Semiconductor) chips de imagem do tipo CMOS são semelhantes em sua função aos chips do tipo CCD (Charge Coupled Device): destinam-se ao registro eletrônico de imagens projetadas em suas superfícies através das lentes de uma câmera. Exemplo de CMOS para registro de imagem:

São semelhantes também no conceito de captura de imagem: chips analógicos conectados a uma grade de pixels formada por elementos fotoelétricos gerando cargas elétricas que, após "lidas" pelo sensor, tem que passar por um processo de conversão analógico-digital para produzir as imagens a serem armazenadas na câmera. A partir deste ponto no entanto, os dois tipos de sensores divergem consideravelmente.

Em comparação com o CCD, o chip CMOS apresenta consumo bem menor de energia (e consequentemente menor aquecimento) além de utilizar menos elementos eletrônicos (transístores por exemplo) em sua montagem - o chip é menor e mais compacto do que o CCD. Este menor tamanho possibilita a confecção de câmeras também menores.

Chips CMOS apresentam menor signal-to-noise (ruído na imagem) em comparação aos CCDs. Isto porque, ao contrário do que ocorre nos CCDs, onde o sinal de cada pixel é passado para seu vizinho até ser direcionado, na saída do chip, a um amplificador único, no CMOS cada pixel possui seu próprio amplificador independente de sinal de imagem. Esse processo de leitura acarreta menor interferência na imagem. Além disso, amplificadores adicionais podem ser colocados em determinados pontos do CMOS ao longo da cadeia percorrida pelo sinal elétrico, por exemplo reforçando o ganho de sinal de determinada cor (no sistema de chip único, não no de 3 CCDs). Com este ajuste individual é possível refinar o processo de white balance da imagem por exemplo.

Por outro lado, tradicionalmente a imagem gerada por chips CMOS sempre foi inferior à correspondente imagem gerada por chips CCD, por isto também, tradicionalmente, as câmeras de vídeo empregam normalmente CCDs e não CMOSs, tendo sido estes relegados a câmeras baratas de vigilância durante vários anos. O CCD apresentou também sempre uma melhor resolução dos tons de luminosidade em relação ao CMOS.

A descoberta do CMOS é anterior à criação dos primeiros CCDs; no entanto, com a supremacia destes na qualidade da imagem, seu desenvolvimento foi durante muitos anos deixado de lado. Porém não foi completamente esquecido: uma de suas qualidades em relação ao CCD fez com que houvesse um contínuo interesse em um desenvolvimento futuro deste sensor: a sua resistência bem maior aos raios cósmicos. Satélites e suas câmeras são beneficiários diretos desta característica de resistência à radiação cósmica.

Após esse período de menor desenvolvimento, a tecnologia envolvida no projeto e fabricação dos CMOS deu um salto muito grande, aproximando cada vez mais a qualidade de suas imagens da qualidade da imagem dos CCDs para aplicações semelhantes de ambos, como câmeras de vídeo comuns por exemplo. O amplificador independente existente em cada pixel CMOS foi uma tecnologia introduzida em 1993 pelo JLP (Jet Propulsion Laboratory) da NASA. Em aplicações especiais, chips CMOS de altíssima definição foram empregados no lugar de CCDs no telescópio Hubble. A limitação antes existente, agora superada, era a de conseguir confeccionar o chip CMOS com a mesma quantidade imensa de pixels existente em um CCD, no mesmo espaço, o que a miniaturização cada vez mais desenvolvida da tecnologia está sendo capaz de oferecer cada vez mais.

O chip CMOS já é empregado em algumas câmeras do segmento semi-profissional e existem previsões de que no futuro estes chips suplantarão os CCDs nas câmeras comuns de vídeo, assim como os CCDs suplantaram os vidicons (tubos de imagem) antigamente empregados. O processo de fabricação do CMOS tende a ser mais barato do que o do CCD, pelo CMOS possuir um circuito eletrônico mais simples e principalmente porque a tecnologia CMOS já é empregada hoje, em larga escala, com algumas diferenças, na fabricação de circuitos integrados de microcomputadores. Assim, um chip CMOS de imagem pode ser fornecido por uma quantidade muito maior de empresas do que um chip do tipo CCD, fabricado hoje por poucas empresas (Sony, Kodak, Matsushita, Fuji e outras), barateando assim seu custo (economia de escala).

A explicação deste fato decorre do uso contínuo ao longo dos anos dos chips CMOS para funções outras que não o registro de imagens, como memória do tipo solid state (memória de estado sólido) em microcomputadores. Embora em seus primórdios tanto o CCD como o CMOS tenham sido desenvolvidos como chips de memória, a descoberta de tecnologias melhores para armazenamento de dados como o EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) fez com que esses chips se tornassem obsoletos para essa função. A grande facilidade de transferência de cargas elétricas dos mesmos (tanto o CCD como o CMOS) sugeriu seu uso para registro de imagens formadas em uma grade de pixels. Conectados a esta grade de pixels, os chips poderiam descarregar individualmente e com grande rapidez as cargas acumuladas em cada um deles, ou seja, efetuar a "leitura" indireta da imagem ali projetada pelas lentes de uma câmera. Nessa função o CCD se saiu melhor, produzindo imagens com qualidade muito maior do que o CMOS, e com isso tendo seu uso como memória sido completamente abandonado. O mesmo não ocorreu com o CMOS, que devido ao seu baixo custo de fabricação e baixo consumo de energia, continuou sendo empregado em alguns tipos de memória e também em sensores baratos de imagens.

Uma das diferenças do CMOS em relação ao CCD é que enquanto o CCD exige outros chips paralelos fora do mesmo para efetuar as tarefas do processo de captura da imagem (como a redução dos "ruídos" da imagem (noise reduction), o processamento do sinal (DSP - Digital Signal Processor) e a conversão analógico-digital (ADC - Analogical Digital Conversion)), no CMOS todas essas tarefas são executadas dentro do próprio chip. Em outras palavras, enquanto o CCD só faz a conversão da luz em cargas elétricas e as tranfere para fora do chip para que todo o processamento da imagem seja feito, o CMOS faz tudo isso dentro do chip. Isso se traduz em menor tamanho ocupado pelo conjunto (menor espaço ocupado dentro da câmera por exemplo) e também permite tornar programável diversas dessas funções (conferindo flexibilidade ao chip, podendo ser programado para várias situações diferentes).

Ainda, a leitura das cargas acumuladas nos pixels é feita de modo diferente da efetuada no CCD (leitura do CCD); assim, no CMOS não é utilizada a transferência de cargas do processo charge coupled (rolling shutter x global shutter).

Outra diferença é que o CCD tradicionalmente possui melhor desempenho em condições precárias de luz em comparação ao CMOS, o que, no entanto, também está sendo superado pelo desenvolvimento tecnológico. O aumento no desempenho e qualidade dos sensores de imagem CMOS, tornará seu uso corrente em câmeras de alta definição (HD e HDTV) refletindo-se na diminuição de seu custo final.