Différents types de projections peuvent être utilisés pour représenter une image panoramique couvrant un angle d'ouverture plus grand que celle des photographies d'origine.
Le cas le plus singulier est celui où l'étendu du champ de visibilité de l'ensemble des photographies est inférieur à 180°. Dans ce cas, il est possible d'utiliser le même type de projection que les photographies elles-même, c'est-à-dire une projection perspective conique (rectilinéaire). Le défaut de l'utilisation de ce type de projection apparaît nettement dès que l'angle d'ouverture devient grand et qu'il s'approche de la limite théorique de 180°: d'importantes déformations (étirement de l'image) apparaissent sur les bords, le centre de l'image se rétrécit et la taille de l'image doit être augmentée pour garder un minimum de détails.
Dans tous les autres cas (typiquement quand l'angle d'ouverture est important ou supérieur à 180°), le problème consiste à représenter une information visuelle tridimensionnelle de l'espace (l'image de l'environnement) dans une image bidimensionnelle (l'image panoramique). Différents types d'images panoramiques , selon le type de projection, sont proposés pour assurer cette représentation: les panoramiques cylindriques, les panoramiques sphériques et les panoramiques cubiques.

Dans tous les cas, pour formaliser ces différents types de projection, la totalité de l'espace tridimensionnel peut-être figuré:

• par ses trois axes orthogonaux (X,Y,Z).
• par ses six directions : (devant-derrière), (gauche-droite), (haut-bas)

   Les directions de l'espace sont projetées sur un cylindre. La hauteur du cylindre correspond à la dimension verticale (hauteur) de l'image panoramique tandis que la circonférence correspond à la dimension horizontale (largeur) de l'image panoramique.

   Etant donnée la taille fixée, mais limitée de l'image panoramique, l'étendue verticale du panoramique en projection cylindrique est également limitée en amplitude. Généralement, la valeur angulaire correspondant à un pixel horizontal n'est pas directement liée à la valeur angulaire correspondant à un pixel vertical (mais à la tangente de l'angle).
L'usage de ce type de projection n'est donc surtout efficace que pour la représentation d'environnements proches de l'horizontale (ligne d'horizon).

   Les directions de l'espace sont projetées sur une sphère.
Pour une direction de l'espace donnée, la valeur angulaire horizontale (comprise entre -180° et +180°) correspond à la coordonnée horizontale (abscisse) de l'image panoramique, et la valeur angulaire verticale (comprise entre -90° et +90°) correspond à la coordonnée verticale (ordonnée) de l'image panoramique.

   La projection sphérique présente l'avantage de pouvoir représenter la totalité de l'espace environnant. De plus, cette représentation est plus homogène puisque chaque direction est représentée de manière équivalente et sans discontinuités (sauf aux pôles). Généralement, la valeur angulaire correspondant à un pixel horizontal est liée directement à la valeur angulaire correspondant à un pixel vertical. Pour cette raison, les représentations de projections sphériques de la totalité de l'espace ont généralement une largeur double de la hauteur (pour garder le même rapport de 360 par rapport à 180).

   En projection cubique, les directions de l'espace sont projetées (en projection perspective classique) sur les six faces d'un cube représentant les six directions de l'espace tridimensionnel. La représentation graphique d'un panoramique en projection cubique est par exemple équivalente à un "développé" des faces d'un cube.

   La projection cubique offre l'avantage d'une couverture de l'ensemble de l'espace environnant. Cependant cette représentation est moins homogène que la précédente puisqu'elle introduit des discontinuités à chaque arête du cube de projection. De plus la gestion géométrique des orientations est plus complexe du fait de la dissociation en 6 images distinctes.