Cualquier imagen (bidimensional o tridimensional) descrita por medio de vectores numéricos y no como tablas o matrices de datos; por ejemplo: Una línea se describe como un desplazamiento entre un punto de origen y uno de final con unas cualidades, no como la acumulación de los puntos básicos que la dibujan.
Usualmente, las imágenes vectoriales se forman con procedimientos matemáticos usando la sintaxis y simbología de algún lenguaje de programación especialmente adecuado para ello, como el PostScript, por ejemplo.
La ventaja principal de las imágenes vectoriales sobre las de mapas de bits es que el concepto de resolución no se aplica a los vectores, por lo que su nitidez es siempre la máxima posible, independientemente del medio o tamaño en el que se reproduzcan.
La segunda ventaja es que en sus aplicaciones normales, los documentos que las contienen suelen tener un tamaño muy reducido. Ambas cualidades hacen que sean mucho más eficientes que sus equivalentes no vectoriales, que dependen de cómo se hayan definido y del tamaño que tengan.
La desventaja fundamental es que, salvo que el ordenador que debe representarlas posea una gran potencia de proceso y el código en el que estén escritas sean extremadamente eficiente, suelen tener un acabado que delata su origen artificial. Por eso no se suelen usar para reproducciones de tipo fotográfico naturalista, por ejemplo.
Las imágenes vectoriales se suelen usar para crear logotipos, mapas, diagramas, gráficos informativos y similares. Muchos de sus formatos más modernos admiten el uso parcial de datos no vectoriales, lo que permite superar algunas de sus limitaciones en cuanto a naturalidad de texturas, por ejemplo.
Los vectores empleados en programas de dibujo vectorial se llaman "trazados" (ingles: path). Se pueden agrupar y formar trazados complejos. Además, tienen atributos como el color de trazo, el grosor de contorno, el relleno. etc.
Los datos vectoriales también se emplean para modificar total o parcialmente las imágenes de mapas de bits. Ése es el caso de los trazados de recorte o las máscaras vectoriales, por ejemplo.
Conocidos programas de diseño gráfico especializados en el dibujo vectorial son Adobe Illustrator, Freehand (ya desaparecido), CorelDRAW o Inkscape. Adobe InDesign, Quark Xpress y Photoshop incorporan ciertas capacidades vectoriales.
Formatos vectoriales típicos son EPS, los archivos nativos de Adobe Illustrator y PDF (aunque éste formato es en realidad un gran contenedor,).