三维电影（英语：3-D film），是使用一种立体镜视觉显示系统，再制画面将左右眼平面投影影像立体显现成像，令观众对影像产生非现实的立体深度。
技术上，通常采用两台摄影机摆设，同步拍摄影像，取得主体左右侧体的立体感。观看时，观众的视觉皮层会自动对图像结合为单一三维影像画面。现代电脑技术已能够不采用传统双机拍摄，使用CGI电脑特效制作三维电影。欣赏时需要配戴合适的立体眼镜。
1936年利用双镜头摄影机和偏振片可以造出具立体效果的影片，但此技术具有不少限制。之后从RealD 3D等技术发展及《阿凡达》等三维电影流行后，立体影片才近一步被广泛推广。
有一名澳大利亚导演宣称，1936年纳粹德国时期已经成功拍摄两部三维电影。
电脑生成图像为使用计算机产生的影像，更精确的如应用在影片中的3D特效，还有在电视节目、广告及印刷媒体中也很常见。在电脑游戏中常使用的即时运算图形都属于CGI的范围，也有些是用来做过场或是介绍用页面。
在影院看的是立体版本的IMAX和 RealD技术。为营造出立体景深，IMAX 3D采用了双摄影机及双投映机拍摄及放映。RealD则采用双投影机及圆偏振光放映.
目前IMAX 3D放映时采用偏光式放映，观看时以配戴偏光眼镜来分析立体影像。
观看立体电影时，观众需要戴上一副眼镜，镜片其实是一对透振方向互相垂直的偏振片。其原理是平时我们只有用两只眼镜看物体才能产生立体感，如果用两个镜头如人眼那样，从两个不同的方向同时摄下电影场景的像，制成正片。在放映时通过两个放映机用振动方向互相垂直的两种先偏振光重叠地放映到银幕上，人眼通过上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只能看到相应独立的一个图像。就会像直接观看时那样产生立体的感觉。
截至2010年12月31日，前十名票房表现2010年三维电影就进榜五部，占半数比例，最高票房则为排名第二的《玩具总动员3》，其次《魔境梦游》；2009年则从原本七部记录至目前仅剩四部，不过《阿凡达》仍守占票房冠军。其它年份仅存2004年的《北极特快车》排居第十名。依类型区分，十大票房电影共有七部动画片，三部为真人结合动画电影。依发行片商区分，表现最优异的迪士尼与梦工厂动画片皆进榜三部，迪士尼其中两部为皮克斯出品的动画电影《玩具总动员3》及《天外奇迹》。其次为20世纪福斯两部，环球影业和华纳兄弟各一部。2011年2月21日，迪士尼《魔发奇缘》取代《北极特快车》排进前十大票房。
总观十一至三十名的三维电影，2010年共占七部居首，其次2009年和2007年四部，2008年反倒是仅有两部，2003年、2005年和2006年各一部。二十部电影里有十一部动画电影，其中有二部属于真人结合动画电影，分别为《圣诞夜怪谭》、《贝武夫：北海的诅咒》，一部重映《圣诞夜惊魂》；九部真人电影，其中有一部为纪录片。片商表现，迪士尼发行的影片共九部；派拉蒙四部，其中的《麦克迈：超能坏蛋》属梦工厂；华纳兄弟三部，一部属旗下新线影业发行；20世纪福斯、索尼影业、焦点影业、次元影业皆各一部。
截至2011年1月15日，2010年12月上映的20世纪福斯的《纳尼亚传奇：黎明行者号》和华纳兄弟的真人动画《瑜珈熊》新进榜，而两部索尼影业的《怪怪屋》和《麦可杰克森 未来的未来 演唱会电影》则被挤出三十名榜外。2月2011年首部3D电影《青蜂侠》进榜。总观2011年上半年度，进榜三维电影有《里约大冒险》、《雷神索尔》及《糯米欧与茱丽叶》共四部，而《贝武夫：北海的诅咒》、《第十四道门》和《圣诞夜惊魂》皆出榜。
