W odróżnieniu od swojego dwuwymiarowego odpowiednika posiada dodatkowo wymiar określający głębokość. Dodanie tego trzeciego wymiaru pozwala na oddanie przestrzeni trójwymiarowej i daje wrażenie przestrzenności obiektów, które zwykle prezentowane są na płaskim nośniku, przykładowo ekranie monitora czy kartce papieru.

Grafika 3D jest bardzo często wykorzystywana między innymi przy projektowaniu wnętrz, gdzie umożliwia stworzenie propozycji wyglądu i wystroju mieszkania lub domu jeszcze przed rozpoczęciem jakichkolwiek prac. Innym zastosowaniem grafiki trójwymiarowej jest bardzo popularny obecnie druk 3D, pozwalający na wytworzenie produktów z tworzywa sztucznego, części do innych przedmiotów czy prototypy urządzeń.