Ένα δισδιάστατο (2D) πρόγραμμα επεξεργασίας εικόνας έχει κατασκευαστεί για να λειτουργεί σε εικόνες 2D αντί για τρισδιάστατες (3D) εικόνες, οι οποίες έχουν διαφορετικούς άξονες. Ένα έργο της επεξεργασίας εικόνας 2D είναι ο χειρισμός μιας εικόνας, είτε μέσω ενός φίλτρου είτε πραγματοποιώντας κάποια άλλη αλλαγή στην εικόνα. Ένα άλλο μέρος της επεξεργασίας εικόνας 2D είναι η ανάλυση μιας εικόνας, η οποία μπορεί να είναι τόσο συγκεκριμένη όσο μια ανάλυση pixel ή μια ευρύτερη ανάλυση χρώματος ή φωτός. Όταν γίνεται μια αλλαγή ή ανάλυση, ο επεξεργαστής εικόνας πρέπει να παράγει αυτές τις αλλαγές ώστε να είναι ορατές στην οθόνη του υπολογιστή ή να μπορεί να κάνει μια αναφορά για την ίδια την εικόνα.
Εάν κάποιος τραβήξει μια φωτογραφία μιας πραγματικής περιοχής, τότε αυτή η περιοχή είναι 3D, αλλά η εικόνα είναι μόνο σε 2D. Αυτό συμβαίνει επειδή η εικόνα έχει μόνο άξονες X και Y, ενώ μια τρισδιάστατη εικόνα υπολογιστή είναι προγραμματισμένη να έχει άξονες X, Y και Z. Ενώ τα προγράμματα επεξεργασίας εικόνας 3D μπορεί να έχουν ορισμένες δυνατότητες 2D, είναι κατασκευασμένα κυρίως για να λειτουργούν με εικόνες που έχουν μόνο δύο άξονες. Οι εικόνες μπορούν να προστεθούν στο πρόγραμμα μέσω μιας ψηφιακής κάμερας, η οποία συμπιέζει αυτόματα την εικόνα σε ένα λειτουργικό αρχείο ή μέσω ενός σαρωτή.
Ο χειρισμός είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα της επεξεργασίας 2D εικόνας. Αυτή μπορεί να είναι οποιαδήποτε αλλαγή, όπως σχέδιο στην εικόνα, αλλαγή χρώματος, προσθήκη κειμένου ή εφαρμογή ντεγκραντέ. Πολλές αλλαγές γίνονται μέσω της χρήσης ενός φίλτρου, το οποίο περνά μέσα από τα pixel και τα αλλάζει. Για παράδειγμα, ένα φίλτρο σέπιας παίρνει τα χρώματα της αρχικής εικόνας και τα αλλάζει σε κοκκινοκαφέ.
Η ανάλυση είναι μια άλλη λειτουργία εισαγωγής της επεξεργασίας εικόνας 2D. Με την ανάλυση της εικόνας, ο χρήστης μπορεί να είναι σε θέση να αποκαλύψει κρυφές πληροφορίες ή να καθαρίσει την εικόνα για να διευκολύνει την προβολή της. Για παράδειγμα, η επεξεργασία ιατρικής εικόνας παράγει εικόνες υψηλής αντίθεσης για να διευκολύνει την εξέταση των αιμοφόρων αγγείων και των οστών. Οι μετεωρολόγοι χρησιμοποιούν φίλτρα για να αλλάξουν τα μοτίβα του φωτός και του ανέμου σε ορατά χρώματα, ώστε να μπορούν να αναλύσουν τον καιρό. Αυτό βοηθά τον χρήστη να δει πράγματα που το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί να αντιληφθεί, τουλάχιστον όχι εύκολα.
Αφού αλλάξει ή αναλυθεί μια εικόνα, πρέπει να βγει. Εάν απαιτείται έξοδος οθόνης, τότε ένα πρόγραμμα επεξεργασίας εικόνας 2D εμφανίζει τις αλλαγές στην οθόνη. Η έξοδος αναφοράς δημιουργεί μια αναφορά κειμένου σχετικά με το τι άλλαξε ή βρέθηκε κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας. για παράδειγμα, εάν το 193ο εικονοστοιχείο άλλαζε από κόκκινο σε πράσινο, η αναφορά θα τονίσει αυτήν την αλλαγή.