A composição 3D é um processo pelo qual vários elementos, geralmente incluindo filmagens ou fotografias de filmes de ação ao vivo e imagens virtuais geradas por computador, são em camadas e compostas em uma única imagem ou cena. Esse tipo de composição geralmente é feito para criar imagens estáticas que incluem vários componentes em uma única imagem, embora também possa ser usado no processo de pós-produção para programas de filme ou televisão para compor diferentes elementos em uma sequência de vídeo. A composição 3D muitas vezes difere da composição bidimensional ou 2D na maneira como as diferentes camadas podem ser criadas para interagir e afetar mais realisticamente uma à outra.
O processo de composição 3D normalmente utiliza software de computador desenvolvido para essa composição, geralmente com entrada de várias fontes. Esse processo geralmente envolve vários arquivos de entrada, incluindo imagens estáticas e arquivos de vídeo, que são montados e em camadas durante o processo de composição 3D. Um exemplo simples desse processo seria a montagem de uma imagem representando um barco na água em frente a um grande penhasco, com outros penhascos, nuvens e céu ao fundo. A imagem final conteria todos esses elementos juntos em uma única imagem essencialmente perfeita, embora cada peça pudesse ter vindo de uma fonte separada.
Uma imagem criada por meio da composição 2D geralmente trata cada fonte de entrada como uma camada de uma imagem plana, o que pode permitir uma excelente composição para determinados fins. O uso da composição 3D, no entanto, permite que as camadas separadas de diferentes fontes sejam reunidas de uma maneira que permita que os elementos se sobreponham e interajam de maneira mais realista. No exemplo acima, o barco deve projetar uma sombra na água abaixo dele; isso pode ser difícil de conseguir se o barco e a água forem camadas separadas na composição 2D.
No entanto, usando a composição 3D, essas camadas separadas podem ser reunidas e uma sombra pode ser gerada para o barco na água. Isso geralmente é feito pelo software de imagem 3D que pode criar uma sombra com base no barco ou, em primeiro lugar, criando o barco em um programa de imagem 3D, pois a geração de sombra nesse programa também pode ser composta na cena. Outros efeitos também podem ser aplicados com mais facilidade a uma cena ou imagem fixa através da composição 3D, como fazer com que objetos em uma camada afetem a iluminação em outra. Esse tipo de composição também é normalmente usado para criar imagens mais realísticas geradas no software gráfico 3D sem sobrecarregar os computadores de renderização, renderizando várias passagens para uma cena ou objeto que são então compostos juntos para uma imagem final.