การมองเห็นคอมพิวเตอร์สามมิติ (3D) เป็นวิธีการใช้กล้องที่อนุญาตให้คอมพิวเตอร์จำลองการมองเห็นของมนุษย์เพื่อสร้างภาพ 3 มิติ ด้วยคอมพิวเตอร์วิสัยทัศน์ 3 มิติคอมพิวเตอร์ใช้กล้องสองตัวในคราวเดียวเช่นเดียวกับบุคคลที่ใช้สองตาเพื่อสร้างภาพที่มีความลึก นอกเหนือจากการใช้ในการสร้างภาพ 3 มิติและภาพยนตร์ด้วยอุปกรณ์บันทึกภาพคอมพิวเตอร์ 3 มิติยังใช้บ่อยกับหุ่นยนต์ทำให้หุ่นยนต์สามารถจับภาพ 3 มิติสภาพแวดล้อมจริง หนึ่งในปัญหาที่สำคัญในการพัฒนาระบบนี้คือการทำให้แน่ใจว่ากล้องนั้นได้รับการจัดแนวอย่างถูกต้อง แต่ระบบจำนวนมากได้ทำให้เทคนิคนี้สมบูรณ์แบบ วิธีนี้ยังทำให้เทคโนโลยี 3 มิติราคาถูกลงสำหรับตลาดผู้บริโภคเนื่องจากโปรเซสเซอร์รูปภาพราคาแพงไม่จำเป็นต้องสร้างภาพ 3 มิติ
สำหรับการมองเห็นคอมพิวเตอร์ 3 มิติในการทำงานคอมพิวเตอร์จำเป็นต้องใช้กล้องสองตัวที่แตกต่างกันในแบบที่ผู้ใช้ใช้สองตา กล้องทั้งสองบันทึกหรือบันทึกสภาพแวดล้อมจากมุมที่ต่างกันทำให้คอมพิวเตอร์สามารถใช้อัลกอริทึมในการผสมผสานภาพและสร้างความลึกในชีวิตจริง คอมพิวเตอร์สามารถจับภาพ 3 มิติแบบเรียลไทม์โดยไม่จำเป็นต้องประมวลผลมากระหว่างการจับภาพและสิ่งปลูกสร้าง 3 มิติ สิ่งนี้ทำให้การมองเห็นคอมพิวเตอร์ 3 มิติมีประโยชน์สำหรับตลาดเกมภาพยนตร์และการบันทึก
นอกเหนือจากการใช้คอมพิวเตอร์วิสัยทัศน์ 3 มิติเพื่อสร้างภาพและภาพยนตร์วิธีนี้มักใช้ในหุ่นยนต์โดยเฉพาะกับหุ่นยนต์ที่ทำเพื่อเคลื่อนที่ไปมาและโต้ตอบกับสภาพแวดล้อม ด้วยการใช้กล้องสองตัวหุ่นยนต์สามารถเข้าใจความลึกของสภาพแวดล้อมทำให้มีความเชี่ยวชาญในการทำงานกับวัตถุอื่น ๆ มากขึ้นและเอาชนะอุปสรรคทางกายภาพเช่นช่องว่างและการกระแทก การเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์ก็ราบรื่นขึ้นด้วยความเข้าใจในเชิงลึก
ปัญหาหลักในการสร้างคอมพิวเตอร์ 3 มิติคือการจัดแนวกล้องสองตัวเพื่อให้ทำงานได้เหมือนตา ระบบเริ่มต้นจำนวนมากที่ใช้เทคโนโลยีนี้ไม่สามารถปรับตำแหน่งของกล้องได้ดังนั้นภาพที่ออกมาเบลอหรือรวมกันในลักษณะที่ไม่ต่อเนื่องกัน ในปี 2011 ระบบจำนวนมากได้เอาชนะปัญหานี้และบางระบบพร้อมให้ผู้บริโภคใช้งาน
ก่อนที่คอมพิวเตอร์วิสัยทัศน์ 3 มิติจะมีโปรเซสเซอร์ภาพ 3 มิติที่สามารถทำงานแบบเดียวกันกับการถ่ายภาพและรวมเข้ากับความลึกของรูปแบบ ปัญหาที่สำคัญของเทคนิคนี้คือโปรเซสเซอร์ภาพมีราคาแพงทำให้ไม่สามารถเข้าถึงตลาดผู้บริโภคได้ ค่าใช้จ่ายไม่ได้เป็นปัญหามากสำหรับการมองเห็นคอมพิวเตอร์ 3 มิติเนื่องจากกระบวนการรวมภาพนั้นค่อนข้างง่าย สิ่งนี้ทำให้ตลาดผู้บริโภคเพลิดเพลินไปกับเทคโนโลยี 3 มิติที่ไม่มีป้ายราคาขนาดใหญ่
