光圈、快门速度和ISO值是决定曝光的三大要素，相机测光系统测量被摄场景反射出来的光线总量（“反射测光”），然后确定一组曝光参数以获得较平衡的曝光。大多数相机的测光系统默认准则是让整个场景尽可能多的区域呈18%中性灰（大部分场景会反射入射光的18%）。对于很多场景（如蓝天下青翠草地）效果良好，但现实世界不是全由中间调组成，阴暗森林、明亮雪景、白色天空等会对测光系统造成困扰。
取景器和显示屏上有电子模拟曝光显示（一条直线等分为多挡，中点代表相机测光系统认为“正确”的曝光）。使用曝光补偿时，调节拨轮时指示标志会正向或负向移动：向“+”方向移动照片变亮，向“-”方向移动照片变暗。从光学取景器中无法直接看到调整效果，但使用即时取景模式或电子取景器可实时观察曝光补偿效果。应用多少补偿由拍摄对象色调、光线条件、测光模式共同决定。
大部分数码单反提供三种基本测光模式：分区测光、中央重点测光、点测光。点测光模式是最佳选择：对画面中很小面积的区域进行精确测光（目标区域一般是视野正中心，很多相机也允许将当前处于激活状态的自动对焦点作为测光点）。中央重点测光模式继承自胶片相机，会默认拍摄主体靠近画面中心，因此测光重点区域放在中心区。单反相机还有智能化的分区测光或多点测光系统（如佳能评价测光、尼康矩阵测光），将画面分为多个区域分别测量亮度后综合分析整合，再应用到曝光。半按快门时，除了反射光数量，自动对焦点位置、拍摄主体大小和距离、场景色彩、是否存在逆光等也会被识别测量和计算。
分区测光模式下，相机系统可能已经识别场景并做了相应调节（如面对雪地场景可能直接增加曝光以保证画面明亮雪白）。如果不了解这一点而仍使用正值曝光补偿（以为测光系统会把雪景当18%灰度处理），照片会过曝；但相机也可能增加曝光不足，如果不加正值曝光补偿则可能欠曝。需熟悉相机“习性”，了解其分区测光系统在不同场景、光线下的反应倾向，以便事先估测场景是否会让测光系统“失策”。
相机的直方图提供了曝光情况最可靠的指示，描绘出照片中所有影调的分布（从最左侧阴影到最右侧高光）。每幅画面是不同影调的混合，直方图形状反映实际分布。中间调主导的场景（如青山环抱的教堂）直方图中间段出现“山峰”；明亮晨光背景下树木剪影（几乎只含暗调和高光）的直方图中间段平缓较浅、左右两侧高耸。如果直方图信息峰超过最大显示范围边框（“修剪”），则该部分画面细节信息丢失。
使用手动曝光模式时，测光系统仍激活，通过取景器及显示屏上的电子模拟曝光显示反馈当前曝光设置。电子模拟曝光显示的指示线中点代表了对中间调的正确曝光（左右两侧各三挡），曝光指示标志会在指示线上左右移动，根据测光结果显示拍摄主体的受光情况与中间调的差距（相机系统不知道你真正指向的物体是什么）。将镜头对准中间调的区域，曝光指示标志应在指示线中点附近，否则需相应调节曝光参数。