従来の平面的な映像を縦と横方向の2次元（2D）と表すのに対し、奥行きを加えた立体的な3次元の映像を、その英訳である「three-dimensional」あるいは「three-dimensions」の頭文字を取り、3Dと呼ぶ。人間は、左右の目で見た視差を、脳の処理で立体と感じる。3D映像の基本的な仕組みは、この人間の視覚特性を利用し、視差をもたせた映像を、左目と右目それぞれに見せ、脳を錯覚させて立体と感じさせる。デジタルシネマでは、左右の目それぞれのために用意した画像を届けるべく、(1)円偏光を利用して、右目用、左目用の映像に右回りまたは左回りの偏光を加え、高速で交互にスクリーンに投影するリアルD社の「Real-D（リアルディー）」、(2)右目用、左目用の映像それぞれに対し、映像を構成する光の三原色であるRGB（赤・緑・青）を波長分光フィルターを利用して分光し、高速で、交互に投影するドルビーラボラトリーズの「Dolby 3D（ドルビースリーディー）」、(3)右目用、左目用の映像を交互に投影し、電源と液晶シャッターを備えた3D視用アクティブシャッター方式のメガネを用いる「XpanD（エクスパンド）」と、(4)右目用、左目用に各1台のプロジェクターを使用し、それぞれに直線偏光を加えて投影する「IMAX 3D（アイマックススリーディー）」、の4方式が主流となっている。いずれも、右目用映像と左目用映像を振り分けるための専用メガネを装着する必要があるが、質の高いカラー立体映像が楽しめ、アメリ力では観客動員数を伸ばしている。