O modelo mais comum de georreferenciamento de imagens consiste em estabelecer relações matemáticas entre as posições dos pixels na imagem e as correspondentes coordenadas desses pixels no terreno, via mapas geometricamente corretos (cartas topográficas), sendo que o processo de correção é realizado em uma etapa.

O processo de georreferenciamento das imagens elimina o erro de posicionamento remanescente. Essa é a etapa final do processamento de correção das distorções geométricas da imagem, e deve ser executada pelo usuário.

Quando o georreferenciamento é concluído, a imagem passa a possuir coordenadas definidas por um sistema de projeção geográfica. Todos os pixels poderão, então, serem lidos por coordenadas geográficas, tal como se localiza um objeto ou uma feição numa carta topográfica.

Em processamento de imagens, o georreferenciamento é executado simultaneamente, em uma única operação em todas as bandas. Por isso, as imagens devem estar co-registradas.