El procesado de los datos para obtener una imagen final en color combinando información de las diferentes longitudes de onda era un proceso complejo. Los píxeles brillantes causados por los impactos de rayos cósmicos durante las exposiciones fueron eliminados comparando exposiciones en la misma longitud de onda tomadas una después de otra, e identificando los píxeles afectados por los rayos cósmicos en las diferentes exposiciones. Los rastros de basura espacial y de los satélites artificiales estaban presentes en las imágenes originales, y fueron eliminados cuidadosamente mediante procedimientos similares de comparación automática entre imágenes del mismo campo visual.
La luz dispersada procedente de la Tierra era evidente en, aproximadamente, un cuarto de las imágenes obtenidas. Este defecto se eliminó tomando una imagen con luz dispersada, alineándola con una imagen sin esta luz, y restando ambas imágenes de manera análoga a como se realiza la corrección estándar de flat-fields en imágenes astronómicas. La imagen resultante se suavizaba, y se podía entonces restar de la imagen brillante. Este procedimiento eliminó casi toda la luz dispersada de las imágenes afectadas.
Una vez que las 342 imágenes individuales se limpiaron de estos defectos, fueron combinadas para obtener una imagen de un campo mayor. Los científicos que planificaron las observaciones del HDF iniciaron una técnica llamada drizzling, que consistía en variar minuciosamente la orientación del telescopio entre las distintas exposiciones. Cada píxel en los chips de la cámara WFPC2 registró un área del cielo de 0.09 segundos de arco de diámetro y se tomaron imágenes de la misma área del cielo, variando la orientación de la cámara en cantidades menores a este ángulo. Las imágenes resultante se combinaron usando técnicas sofisticadas de procesamiento de imágenes para obtener una resolución angular final mejor que este valor. Las imágenes de HDF obtenidas en cada longitud de onda tenían unos tamaños (de píxel) de 0,03985 segundos de arco.
El procesamiento de los datos producía cuatro imágenes monocromáticas, una en cada longitud de onda. Combinarlas para obtener imágenes en color (tal y como aparecen publicadas) era un proceso algo arbitrario. Combinando tres imágenes tomadas en filtros anchos cercanos al rojo, verde y azul se puede obtener una imagen en color. Debido a que las longitudes de onda en las que se tomaron las imágenes no corresponden a las longitudes de onda de la luz roja, verde y azul, los colores en la imagen final dan solamente una representación aproximada de los colores reales de las galaxias. La selección de filtros utilizadas en el HDF fue realizada para aumentar la utilidad científica de las observaciones más que para crear las imágenes tal y como las vería el ojo humano.