3D-Grafik – computergenerierte Visualisierung dreidimensionaler Objekte, die auf einer zweidimensionalen Anzeigefläche (Monitor, Fernseher usw.) dargestellt werden. 3D-Grafiken werden durch die Anwendung von Texturen auf räumliche mathematische Modelle und das anschließende Rendering erstellt, d. h. die Konstruktion des Bildes auf der Grundlage der Analyse der von der Oberfläche reflektierten virtuellen Lichtstrahlen. Das auf diese Weise erzeugte Bild wird von einer virtuellen Kamera aufgenommen und wirkt wie eine realistische Illustration.
3D-Grafiken werden in Videospielen seit Mitte der 1990er Jahre in großem Umfang eingesetzt, als die Hardwareleistung von Personalcomputern es ermöglichte, 3D-Ansichten in Echtzeit zu erzeugen. Der Hauptvorteil dieser Technik ist das größere Eintauchen. Durch die 3D-Darstellung von Umgebung, Charakteren und Objekten hat der Spieler einen besseren Eindruck davon, dass er sich in der Spielwelt befindet.
Die meisten modernen Grafik-Engines werden mit Blick auf 3D-Spiele entwickelt. Für die Hersteller sind fertige Lösungen für 3D-Grafiken in den gängigen Entwicklungsbibliotheken enthalten, darunter DirectX, OpenGL und Glide.