Existen varias diferencias entre las bibliotecas de gráficos de computadora Open Graphics Library® (OpenGL®) y Direct3D, aunque no todas son obvias para los programadores y usuarios finales. La mayor diferencia está en cómo se desarrolla y mantiene cada una de las bibliotecas de gráficos, con OpenGL® siendo desarrollado en gran parte por un consorcio de diferentes partes interesadas, y Direct3D siendo desarrollado y mantenido por Microsoft®. Direct3D también es completamente propietario en su implementación, mientras que OpenGL® sigue un estándar ampliamente abierto, con la excepción de algunas rutinas de hardware patentadas. La última gran diferencia entre las bibliotecas OpenGL® y Direct3D se encuentra en sus plataformas compatibles, porque OpenGL® funciona en una variedad de plataformas e idiomas, mientras que Direct3D solo funciona en sistemas basados en Microsoft® Windows®.
Desde principios hasta mediados de la década de 1990, cuando tanto OpenGL® como Direct3D estuvieron disponibles para los programadores de computadoras, hubo una gran diferencia en los marcos subyacentes. A medida que pasaba el tiempo y el hardware gráfico se volvía más frecuente y menos costoso, se introdujeron muchas funciones avanzadas que ambas bibliotecas necesitaban admitir para seguir siendo relevantes. Finalmente, la competencia percibida entre OpenGL® y Direct3D llevó a que ambas bibliotecas tuvieran capacidades casi idénticas, aunque todavía existen algunas diferencias menores. La mayoría de los usuarios finales no saben si se utiliza OpenGL® o Direct3D en un dispositivo o aplicación, y una gran cantidad de programas 3D son compatibles con ambas bibliotecas.
Una de las diferencias más grandes e inevitables entre OpenGL® y Direct3D son las plataformas en las que operarán. Direct3D es parte del kit de desarrollo de software (SDK) de Microsoft® Windows®, por lo que se basa específicamente en componentes que se encuentran solo en el sistema operativo Windows® y sus derivados. OpenGL®, por otro lado, está desarrollado genéricamente para ser multiplataforma y se basa lo menos posible en funciones específicas operativas. Algunos programas se han desarrollado para permitir que Direct3D funcione en sistemas operativos fuera de Windows®, aunque la funcionalidad generalmente se reduce considerablemente.
Desde una perspectiva de programación, existe una diferencia de diseño general entre las bibliotecas. OpenGL® tiende a abstraer el uso de hardware de gráficos, lo que permite a los programadores utilizar un conjunto básico de funciones para dibujar que luego dependen de los controladores para acceder directamente al hardware. Direct3D requiere que el programador administre ciertos aspectos del hardware dentro del programa que se está escribiendo, lo que puede hacer que un programa Direct3D sea más complejo pero también proporciona una administración de recursos más flexible. En última instancia, OpenGL® es más fácil de escribir programas pero más difícil para los fabricantes de hardware escribir controladores. Alternativamente, Direct3D tiene una gran cantidad de herramientas y soporte disponible de Microsoft® pero requiere más conocimientos de hardware y programación para su uso.
Una última diferencia entre OpenGL® y Direct3D es la forma en que se agregan nuevas características de hardware y lenguaje entre las principales versiones estándar. A través de OpenGL®, los fabricantes de hardware pueden implementar funciones especiales conocidas como extensiones que pueden proporcionar acceso inmediato a características únicas de nuevo hardware. Con Direct3D, estas funciones deben procesarse a través de Microsoft®, que luego lanza las nuevas funciones a través de los canales de distribución oficiales. El enfoque OpenGL® permite que las nuevas funciones se utilicen rápidamente pero reduce la compatibilidad general de un programa que usa las extensiones, mientras que el enfoque Direct3D es más lento pero puede garantizar la compatibilidad entre diferentes sistemas.