أجهزة الرؤية الليلية تستخدم أساليب مختلفة لتحسين الرؤية في الظلام، وتستخدم الجهاز كمدخل للصورة وكمخرج للصورة.
أولاً، يتم الحصول على الصورة باستخدام الأشعة تحت الحمراء (IR) أو الليزر أو الضوء المرئي المنبعث من الكائنات في البيئة.
ثم يتم تحويل الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية باستخدام مستشعرات الصورة (CCD) أو (CMOS) والتي تستخدم في تحويل الأشعة تحت الحمراء إلى إشارات كهربائية.
يتم إرسال الإشارة الكهربائية المحولة من المستشعر إلى معالج الصورة (Image Processor) والذي يحسب ويصحح الصورة.
يتم إرسال الصورة المصححة إلى الشاشة الداخلية الموجودة في الجهاز والتي يمكن أن تكون مرئية للعين البشرية أو غيرها من الأجهزة الإلكترونية. في بعض الأحيان يتم نقل الصورة من الجهاز إلى شاشة خارجية أو جهاز عرض لمشاركتها مع الآخرين.