การถ่ายภาพ 3D เป็นกระบวนการในการแสดงภาพสามมิติบนพื้นผิวสองมิติโดยการสร้างภาพลวงตาของความลึก โดยทั่วไปแล้วการถ่ายภาพ 3D นั้นใช้สองเลนส์ภาพนิ่งหรือเลนส์กล้องเคลื่อนไหวห่างกันเล็กน้อยเพื่อถ่ายภาพวัตถุสามมิติ กระบวนการนี้ทำซ้ำภาพสามมิติของดวงตามนุษย์อย่างมีประสิทธิภาพ ภาพดังกล่าวได้รับการทำซ้ำเป็นภาพแบนสองภาพที่ดวงตาของผู้ชมมองเห็นแยกจากกันสร้างภาพลวงตาที่มีความลึกเมื่อสมองของพวกเขารวมภาพเป็นภาพเดียว
จุดที่ภาพซ้ายและขวาซ้อนทับกันคือจุดบรรจบกัน โดยทั่วไปจุดนี้เป็นเป้าหมายของภาพเนื่องจากเป็นส่วนที่ชัดเจนที่สุดของภาพ วัตถุที่จุดบรรจบปรากฏว่ามีอยู่บนหน้าจอพื้นผิว เมื่อวัตถุในการถ่ายภาพ 3 มิติเคลื่อนที่ไปไกลจากจุดบรรจบกันวัตถุเหล่านั้นจะปรากฏขึ้นใกล้หรือไกลออกไปจากตัวแสดงสร้างภาพลวงตาของความลึก
การถ่ายภาพสามมิตินั้นผลิตขึ้นเป็นภาพสองภาพแยกจากกันโดยมองจากด้านข้างหรือเป็นภาพเดียวที่มีองค์ประกอบซ้อนกันสองภาพ ในภาพสามมิติภาพถ่ายคงที่สองชุดจะถูกวางเคียงข้างกันและผู้ดูจะมองภาพซ้ายและขวาโดยแยกจากกัน การถ่ายภาพสเตอริโอนั้นย้อนกลับไปตั้งแต่ช่วงแรกของการถ่ายภาพ นี่เป็นกระบวนการที่ง่ายกว่าของภาพ 3 มิติที่ต้องการกล้องนิ่งสองตัวเท่านั้นในการสร้างภาพนิ่งสองภาพ ภาพเหล่านี้สามารถมองเห็นได้ด้วยตาแต่ละข้างโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ช่วยด้านสายตา
สเตอริโอสโคปเป็นอุปกรณ์ที่เก็บภาพสามมิติไว้ในการ์ดเดียวหรือฉายภาพตามระยะทางที่เหมาะสมสำหรับผู้ดูเพื่อดูภาพในสามมิติ หากต้องการดูภาพในสามมิติโดยไม่ต้องใช้เครื่องวัดมุมมองภาพสามมิติผู้ชมสามารถดูภาพทั้งสองข้างและข้ามดวงตาของเขาหรือเธอจนกระทั่งภาพรวม ในการซ้อนทับกันของภาพสามภาพจะปรากฏขึ้นกลางภาพที่ปรากฏในสามมิติ
ภาพสามมิติแบบเดียวเช่นที่ใช้ในภาพยนตร์ 3D ฉายบนหน้าจอและมักจะดูด้วยอุปกรณ์ออพติคอลพิเศษเช่นแว่นตาสามมิติหรือเลนส์โพลาไรซ์ที่แยกภาพสองภาพสำหรับแต่ละตา ด้วยตาเปล่าภาพเหล่านี้จะดูเหมือนเป็นแสงสองครั้ง ภาพยนตร์ 3 มิติยุคแรกใช้ตัวกรองสีแดงและสีฟ้า แว่นตา 3 มิติประกอบด้วยเลนส์สีแดงและสีฟ้าลบภาพที่ผลิตโดยตัวกรองอื่นสร้างภาพแยกสำหรับแต่ละตา
การถ่ายภาพสามมิติสมัยใหม่จะแยกภาพออกมาด้วยความช่วยเหลือของเลนส์โพลาไรซ์ กระบวนการนี้เหมือนกัน แต่ไม่บิดเบือนสีของภาพอย่างฟิลเตอร์สีแดงและสีฟ้า โปรแกรมซอฟต์แวร์สร้างภาพ 3 มิติด้วยเทคนิคต่าง ๆ เพื่อสร้างภาพลวงตาของการเคลื่อนไหวโดยการเคลื่อนย้ายวัตถุที่อยู่ใกล้กับมุมมองมากกว่าที่อยู่ไกลออกไป
