Valotunnistimet ovat laitteita, jotka kykenevät havaitsemaan sähkömagneettisen energian, tyypillisesti valon, joka sisältää fotonipartikkeleita, jotka ovat eräänlainen sähkömagneettinen energia. Vaikka tyyppejä on monia, yleisimmät ovat mekaaniset, biologiset ja kemialliset. Valonilmaisimia voidaan käyttää myös lämpömittarina – säteilyn mittaamiseen, jännitteen tuottamiseen, nykyisen virran vahvistamiseen ja kuvien tallentamiseen. Kasvit käyttävät jopa fotodetektion muotoa ohjaamaan kasvuaan, kun niiden solut reagoivat valoon ja kasvavat sitä kohti. Olipa luonnollista tai keinotekoista, kaikilla valonilmaisimilla on yhteinen periaate: valon läsnäolo laukaisee reaktion.
Esimerkki tällaisesta mekaanisesta anturista olisi laser turvajärjestelmä, joka havaitsee laservalon läsnäolon ja sen keskeytymisen tunkeutumisen määrittämiseksi ja hälytyksen laukaisemiseksi. Yleisimmin tunnettu biologinen anturi on silmä, joka havaitsee valon ja reagoi siihen tulkitakseen optisia signaaleja, jotka se sitten lähettää aivoihin kuvana. Valokuvafilmi on yksi yksinkertaisimmista kemiallisten antureiden muodoista – se painaa valoa kuvan pinnalle. Valokuvaajat kehittävät elokuvansa pimeissä huoneissa välttääkseen sen pilaamisen, jos kalvolla on kemiallinen reaktio valoon.
Laaja valikoima käyttökohteita, valonilmaisimet näkyvät kaikkialla hiukkasia havaitsevista teleskoopeista suureen Hadron Collideriin UV-herkkiin aurinkolaseihin. Suurin osa valonilmaisimista on kalibroitu havaitsemaan valoa ja säteilyä hyvin tietyllä spektrillä, joka vaihtelee ultraviolettista infrapunaan. Infrapunalaitteet, kuten lämpöanturit ja television kaukosäätimet, käyttävät infrapunaspektrin valoa lähettääkseen signaalin, jonka ilmaisin kaappaa ja tulkitsee. Kun television kaukosäätimen painiketta painetaan, kauko -ohjain lähettää infrapunasignaalin aallonpituudella, joka ei näy ihmissilmälle. Televisio sieppaa ja tulkitsee signaalin komennona äänenvoimakkuuden pienentämiseksi, kanavan vaihtamiseksi tai virran kytkemiseksi päälle tai pois päältä.
Valotunnistimilla voi käyttötarkoituksestaan riippuen olla monia muita toimintoja. Esimerkiksi puolijohteet ja puolijohdepiirit käyttävät valonilmaisimia johtamaan sähkövirtaa muuttamalla valon sähköksi. Kun puolijohde altistuu valolle kohdespektrissään, puolijohdemateriaali absorboi fotoneja, jotka vaikuttavat elektroniin erottaakseen elektronireikäparit ja luodakseen elektroneja virittyneessä tilassa. Tämän seurauksena elektronit voivat liikkua vapaasti johtavana väliaineena, mikä luo valovirran. Tämä johtava toiminta tekee puolijohteista käytännöllisesti katsoen kaiken nykyaikaisen elektroniikan keskeisen peruskomponentin.