แว่นตาสามมิติ (3D) ทำงานโดยใช้กลไกของการมองภาพสามมิติเพื่อสร้างภาพลวงตาของความลึก วิสัยทัศน์สามมิติความสามารถของมนุษย์ในการมองเห็นด้วยตาทั้งสองข้างแปลความหมายของข้อมูลจากตาซ้ายและขวาเป็นภาพเดียวแม้ว่าดวงตาจะมองเห็นวัตถุในมุมต่าง ๆ วิธีนี้ช่วยให้บุคคลสามารถวัดระยะทางและความลึกของวัตถุสามมิติได้ แต่ไม่ใช่ในภาพแบนซึ่งดวงตาจะเห็นความแตกต่างเล็กน้อยในมุมมอง แว่นตา 3 มิติที่รวมกับภาพหรือวิดีโอที่ผลิตเป็นพิเศษช่วยให้ตาแต่ละข้างมองเห็นภาพที่แตกต่างกันซึ่งจะช่วยให้การมองเห็นแบบสามมิติของแต่ละบุคคลในการตีความความลึก
การมองเห็นในมุมมองสามมิติช่วยให้บุคคลมองเห็นความลึกและระยะทางของวัตถุส่วนใหญ่เนื่องจากความจริงที่ว่าตาซ้ายและขวาของบุคคลนั้นอยู่ห่างกันประมาณ 3 นิ้ว (7.62 ซม.) โดยเฉลี่ย สิ่งนี้สร้างความแตกต่างเล็กน้อยระหว่างการมองเห็นของดวงตา บุคคลจะสังเกตเห็นสิ่งนี้ได้โดยการจ้องมองวัตถุที่มีเพียงตาข้างซ้ายปิดจากนั้นปิดตาขวาเท่านั้น เนื่องจากตาทั้งสองมองเห็นสิ่งต่าง ๆ ในมุมต่าง ๆ สมองจึงรวมข้อมูลทั้งสองเข้าไว้ในวัตถุ 3 มิติเดียว อย่างไรก็ตามความสามารถนี้มี จำกัด เมื่อวัตถุแสดงเป็นภาพสองมิติแบบเรียบแบนเหมือนอยู่บนหน้าจอโทรทัศน์และภาพยนตร์ แว่นตา 3 มิติเอาชนะข้อ จำกัด นี้โดยอนุญาตให้ภาพที่แตกต่างกันในแต่ละตาด้วยการใช้ฟิลเตอร์สีหรือเลนส์โพลาไรซ์พิเศษ
ภาพยนตร์ 3 มิติเมื่อดูโดยไม่ต้องใส่แว่นตา 3D มักจะปรากฏพร่ามัวหรือผิดเพี้ยนไปเล็กน้อย นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่ามีสองภาพที่แตกต่างกันเล็กน้อยบนหน้าจอแต่ละมุมที่แตกต่างกันเล็กน้อยจากที่อื่น แว่นตาสามมิติแยกภาพสองภาพออกจากกันโดยนำเสนอหนึ่งภาพไปที่ตาซ้ายและอีกภาพหนึ่งไปทางขวา สิ่งนี้เป็นการจำลองเอฟเฟกต์ของภาพสามมิติบนวัตถุ 3 มิติทำให้ภาพบนจอโทรทัศน์ 3 มิติและหน้าจอภาพยนตร์ดูเหมือนมีความลึกแม้จะมีลักษณะสองมิติ
มีสองเทคนิคที่ใช้ในการสร้างภาพลวงตา 3D: การกรองสีและการโพลาไรซ์ของเลนส์ การกรองสีใช้แว่นตาสามมิติที่มีเลนส์สีแตกต่างกัน - มักจะเป็นสีแดงและสีน้ำเงิน - เพื่อป้องกันไม่ให้ภาพบนหน้าจอหนึ่งภาพจากตาแต่ละข้าง การผลิตทั้งภาพและแว่นตาโดยทั่วไปจะมีราคาต่ำ แต่ภาพนั้นได้รับการสูญเสียสีเนื่องจากฟิลเตอร์ เทคโนโลยีสมัยใหม่ใช้ภาพที่ถ่ายด้วยโพลาไรซ์ที่แตกต่างกันเพื่อสร้างภาพลวงตา 3 มิติที่มีการสูญเสียสีน้อยที่สุด แว่นตา 3 มิติที่ใช้เทคนิคนี้มีเลนส์ที่มีโพลาไรซ์แตกต่างกัน - เลนส์หนึ่งตัวเพื่อจับคู่โพลาไรซ์ของภาพบนหน้าจอ - เพื่อสร้างความรู้สึกที่ลึกซึ้ง
