Existe una gran cantidad de tipos específicos de gráficos por computadora tridimensionales (3D) que se utilizan en una cantidad igualmente vasta de aplicaciones. El tipo más básico de gráficos 3D se utiliza para representar escenas o imágenes individuales, a veces con fines publicitarios u otros medios y, a veces, únicamente con fines artísticos. Los gráficos 3D estructurados de manera más rigurosa se utilizan a menudo en visualizaciones matemáticas y científicas en las que los gráficos son el resultado de ecuaciones o datos compilados en contraposición a los objetos modelados por los diseñadores. Se puede utilizar un software 3D avanzado para crear animaciones para películas, televisión u otros medios. Otros tipos de gráficos 3D incluyen gráficos de juegos que a menudo son gráficos de simulación de polígonos limitados que resultan de algoritmos complejos diseñados para emular la física del mundo real o gráficos médicos y de ingeniería renderizados en volumen que se utilizan para explorar virtualmente el interior de un objeto tridimensional. como el cuerpo humano.
El uso de gráficos 3D para renderizar una escena fija se realiza en muchos campos por varias razones. Aparte de los motivos artísticos, algunos programas de diseño de interiores o arquitectura renderizan escenas fijas con el propósito de visualizaciones realistas. Las empresas de marketing a menudo utilizan diseños 3D en campañas, porque los objetos que se renderizan son dinámicos y se pueden reutilizar de forma coherente dentro del software 3D sin la necesidad de sesiones fotográficas repetidas. Los diseñadores web a veces también renderizan elementos en 3D para una apariencia más dramática o realista.
Hay varios usos para los gráficos 3D que no crean objetos o escenas reconocibles. En las aplicaciones de visualización científica y matemática, los gráficos que se renderizan a menudo están en 3D por necesidad, porque los conjuntos de datos son multidimensionales y no se pueden analizar fácilmente en un gráfico bidimensional (2D). Los datos meteorológicos y topográficos también pueden caer en esta categoría, aunque no es raro mapear parte de esta información en imágenes simuladas de la Tierra o renderizar un terreno extruido a partir de los datos para crear una imagen realista.
Uno de los usos profesionales más importantes de los gráficos 3D es la animación. Las animaciones tridimensionales se pueden utilizar para películas, televisión, medios web y formación educativa. Algunas animaciones 3D de alta calidad requieren un hardware y un tiempo tan intensos que hay empresas conocidas como granjas de renderizado que no hacen nada más que renderizar imágenes en 3D para animadores de otras empresas para que luego se puedan unir en una animación con todas las funciones.
Los videojuegos utilizan gráficos en 3D de una manera que parece similar a la animación en 3D, pero en realidad es muy diferente. Los juegos que emplean gráficos en 3D generalmente deben usar modelos que ocupen la menor cantidad de memoria posible y que se procesen en una pantalla lo más rápido posible para lograr una velocidad de fotogramas suave, que es directamente lo contrario de cómo se crean la mayoría de las animaciones de medios 3D. Sin embargo, algunos juegos utilizan animaciones 3D de alta calidad que se renderizan previamente y se reproducen como clips de vídeo. Los videojuegos y los gráficos de realidad virtual en 3D pueden superponerse, principalmente porque un entorno virtual en 3D en algunos casos puede considerarse lo mismo que un videojuego, pero sin ninguna lógica de juego descriptiva aplicada a las acciones del espectador.
Uno de los usos más importantes de los gráficos 3D es el de imágenes médicas. Los gráficos se utilizan para implementar la representación de volumen, en la que se utilizan técnicas como la resonancia magnética (MRI) para tomar imágenes 2D muy delgadas del cuerpo a lo largo de un eje determinado. Luego, todas estas imágenes 2D se combinan, creando un modelo 3D de un cuerpo humano real que se puede manipular y explorar por completo dentro de una computadora.