胶片通过曝光和显影来确定ISO。不幸的是，这种方法不能用于传感器。数码ISO必须通过其他的方法来确定。确定数码ISO的具体方法记录在标准《摄影技术.数字静物照相机.曝光指数、ISO感光度标定值、标准输出灵敏度和推荐曝光指数的测定；ISO 12232:2006》中。
与胶片相同的是，传感器也有“基准ISO”。对现代传感器来说通常是ISO 100或ISO 200。基准ISO通常是传感器表现“最佳”的ISO，即动态范围最大且噪点最少。
佳能从未公布过其传感器的基准ISO。不过佳能用户相信一些早期的佳能数码单反在ISO 100下拥有最大动态范围和最少噪点，而后期的机型则在ISO 200下表现最佳。
尼康早年曾经公布过数码单反传感器的基准ISO。低于基准ISO的感光度被标为L0.3、L0.7和L1.0。尼康公布过的机型中大部分基准ISO是ISO 200。从一些新机型（D3100和D7000）开始，尼康不再使用“L”设置，而是简单地把最低ISO标为ISO 100。经过测试，这些相机在ISO 100下的动态范围比ISO 200时的要小。看起来尼康也开始学习佳能，不再公布基准ISO了。
在数码相机中，光线转变成数据的过程是这样的：电子传感器通过光子井收集光电子（由光子撞击传感器产生）。这个过程会在光子井中积累电荷。一个光子井中积累的电荷量，代表着在整个曝光过程中这个光子井收集到的光线数量。
在光子井中累计的电荷可以转化成电压。这些电压经由模/数转换器（A/D转换器）产生RAW数据，最终变成一个个像素，组成一张照片。
上面这张图显示了在一台采用12位A/D转换器的数码相机中，一个光子井在整个曝光过程中输出数据的情况。图表的左边从0开始（没有光子撞击传感器），右边表示传感器感受到了非常多的光子。图中蓝色区域表示有效信号，红色区域表示噪点信号。注意横竖坐标都是对数。
光子井的工作过程是线性的，但是存在极限。当一个光子井积累了超过极限的电荷（图中绿线位置），继续感受更多的光线就会产生溢出，甚至影响相邻的像素（传感器光晕）。基准ISO就由光子井的集电能力，和基准量子效率（入射光子产生光电子的时间比率）共同决定。
出了有效信号外，这个过程中也会产生噪点信号。这些噪点包括了“暗电流”噪点（即使没有光照，传感器中也有电流）、输出噪点以及热噪点。噪点在上图中以红色区域显示。在最暗的阴影位置（图中左侧），噪点就已经出现了，而且淹没了信号。随着信号越来越强，开始反过来淹没噪点。在信号被噪点淹没的区域，我们称其为“在噪点层下”。
注意线性变化的光子井在左右两端都被“截止”了。在左侧，信号被噪点层截止，在右侧则会溢出。这一点和胶片非常不同。胶片对入射光的反应是S形曲线。这意味着胶片对欠曝和过曝都有相当大的容忍度。RAW转换程序通常默认采用S形曲线的影调映射，来模拟胶片的表现，但影调映射也无法挽回非线性区中丢失的信号（比如低于噪点层或溢出的信号）。
