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吸收定律（朗伯比尔定律）是CT成像的物理学基础：当单色射线经过某一物体时，其能量由于与原子相互作用而受到衰减，衰减的程度与物体的厚度和衰减系数有关。图2-4显示了一束单色X射线经过厚度不同的均质物体后衰减的情况。
图2-4 X射线的吸收过程
如果物质厚度为 d ，其入射的X射线强度和出射的X射线强度的关系式如下：
式中 I d 为出射X射线强度， I 0 为入射的X射线强度， μ 是该物体的X射线吸收系数或线性衰减系数，如果已知 I 0 ， I d 和 d 值，则能计算出 μ 值，这是该物质密度的重要参数。
人体不是均质物体，含有密度较高的骨组织，也有密度较低的脂肪、体液和空腔，不同密度的组织结构对X射线的衰减系数不同。简化起见，研究者将人体视为许多小的均质体素组合而成，当X射线穿透人体后，所测得的X射线强度 I s 为：
CT图像的重建过程就是求解物体内各个均质体素的衰减系数的过程。常见的方法有迭代法、直接反投影法和滤波反投影法，简要介绍如下：
用一系列的近似计算以逐渐逼近的方式来获得图像。具体做法为：先假设一个最初的密度分布（如假设所有各点的值为0），根据这个假设得出相应的投影数据，然后与实测到的数据进行比较。如果不符，则根据所使用的迭代程序进行修正，得到新的分布。这就完成了一次迭代过程。之后，以前一次迭代的结果作为初始值，进行下一次迭代。在进行了一定次数的迭代后，如果认为所得结果已足够准确，则图像重建过程就到此结束。
如在一个低密度的区域中，有一个高密度的物体，此物体被X射线经各个方向扫描后产生许多X射线衰减的投影波形，将这些投影波形反投影到各个X射线方向上的矩阵中，产生出反投影图，将这些反投影图相互叠加，便出现一个带有云晕状伪影的重建图像。
为了消除云晕状伪影，将测得的投影数据与“核函数”作卷积运算，再用所得的结果作反投影，可以得到消除了伪影的图像，这一过程被称为滤波反投影。图2-5是滤波反投影法的原理图。
图2-5 滤波反投影重建CT图像
X射线穿透人体某一断层，形成一维投影信号如图2-5左图所示，右图是断层图像的二维傅里叶变换示意图，红色线段是上述一维投影信号的傅里叶变换结果。当X射线绕人体旋转，可以得到不同角度的一维投影信号，将这些一维投影信号经傅里叶变换后组合起来，得到该断层完整的二维频域图像，再经傅里叶反变换，就可以重建出CT断层图像。
重建后图像中各体元的数值代表着线性衰减系数 μ 。X射线计算机体层摄影设备采用水的 μ 值作为基准，用相对衰减系数表示人体各组织的 μ 值，记为： Δμ =（ μ 组织 - μ 水 ）/ μ 水 。将 Δμ 值乘以1 000，就得到临床上常用的CT值，又称为豪斯菲尔值或H值。水的CT值为0H、空气为-1 000H、骨为1 000H，CT值范围从-1 000～3 000H。