Eine Dual-Sensor-Kamera ist mit zwei Bildaufnehmern ausgestattet. In der Regel handelt es sich dabei um einen Farb-CCD für den Tagbetrieb und einen Restlichtverstärker mit angekoppeltem Bildsensor für die Nacht (Restlichtkamera).

Dieser Kameratyp ist für den 24-Stunden-Betrieb entworfen worden und vereint mehrere Vorteile in sich. Zunächst dient die Farbe als zusätzlicher Informationsträger. Außerdem braucht der Restlichtverstärker nicht mehr bei Tag eingesetzt zu werden; die Lebensdauer wird hierdurch deutlich erhöht. Für zwei Sensoren wird nur noch ein Objektiv benötigt, was sich speziell bei teuren Zoom-Objektiven kostengünstig auswirkt.
Die Umschaltzeiten einer Dual-Sensor-Kamera sind sehr kurz geworden und eigentlich nur noch von der Geschwindigkeit der Blendenregelung des verwendeten Objektivs abhängig. Der Restlichtkameraanteil kann auch mit einer Infrarotbeleuchtung betrieben werden.