3D技術的原理主要基於人眼視差，即人的左眼和右眼因為位置不同而在觀察同一物體時看到的視角有所差異。當這兩幅略有差異的圖像被大腦融合時，就能感知到物體的三維立體結構。
在3D電影和電視中，這種技術通常通過使用兩個攝像機從不同角度拍攝同一場景，記錄下左眼和右眼的圖像。播放時，通過特殊的放映機和播放器，如提高畫面刷新率並使用液晶眼鏡或偏振眼鏡來分離左右眼的圖像，從而產生立體效果。早期，3D電影還使用了紅藍眼鏡技術，其中左眼和右眼的圖像分別以紅色和藍色濾鏡拍攝和觀看。
此外，3D建模的原理涉及使用基礎幾何體（如立方體、球體、圓柱體等）來構建三維場景，並通過添加細節、紋理、光照模型等技術來增強真實感和美觀度。