Le "chef op" est le responsable technique des prises de vues et de la qualité artistique de l'image, il travaille en étroite collaboration avec le réalisateur.
Avant le tournage d'une scène ou d'un plan il règle l'éclairage des décors, le cadrage et la composition des images en fonction du découpage technique. Pour recréer les ambiances et les couleurs, il utilise la lumière naturelle ou artificielle. Il maîtrise parfaitement les techniques de la caméra et sélectionne lui-même son matériel : optiques de prise de vue, pellicules, projecteurs, réflecteurs, filtres... Pendant le tournage, il dirige et coordonne l'équipe technique image : assistants-opérateurs, cadreurs, électriciens et machinistes.

Le chef opérateur surveille également le développement et le tirage des films s'il s'agit de pellicules. Au montage, avec le technicien étalonneur, il harmonise les images : assombrir un plan ou augmenter le contraste.
De nos jours, le chef opérateur doit maîtriser l'ordinateur et les techniques du numérique.