La seconda ampia categoria di trasformazioni sono quelle "elastiche" o "non rigide". Queste trasformazioni sono capaci di piegare localmente l'immagine target per allinearla con l'immagine di riferimento. Le trasformazioni non-rigide includono le funzioni di base radiali (a lastra sottile o a splines di superficie, multiquadriche, e trasformazioni compattamente-supportate), modelli fisicamente continui (fluidi viscosi), e grossi modelli di deformazione (diffeomorfismo).