Kolmiulotteinen tai 3D-projektio, jota usein kutsutaan 3D-projektiokartoitukseksi, on kolmiulotteisen datan siirtäminen kaksiulotteiseen tasoon. Tutkijat, insinöörit ja suunnittelijat käyttävät usein tämän tyyppistä kartoitusjärjestelmää tehdessään tietokone- tai kynä- ja paperimalleja kolmiulotteisista esineistä. Objektit voidaan piirtää mittakaavaan tai perspektiiviin, mutta molempia ominaisuuksia ei voida pitää ennallaan sen jälkeen, kun kolmiulotteiset koordinaatit on käännetty kahteen ulottuvuuteen. Vaikka 3D -projektio viittaa yleensä itse mallintamiseen, se voi viitata myös sellaisten kuvien projektioon, jotka näyttävät olevan kolmiulotteisia, kuten 3D -elokuvissa.
Kolmiulotteisen tiedon siirtäminen kaksiulotteiseen tasoon tarkoittaa luonteeltaan sitä, että jotain on menetettävä. 3D -projisointia voidaan käyttää kahdella tavalla, ja jokaisella on omat positiiviset ja negatiiviset ominaisuutensa. Yksi tapa heijastaa kolmiulotteinen kuva kaksiulotteiselle pinnalle on käyttää perspektiiviä. Perspektiivi saa kuvan näyttämään silmää ikään kuin se olisi kolmiulotteinen, vaikka kohteen osien koot mitattuna eivät olisi suhteellisesti oikeita. Toinen tapa käyttää kahta ulottuvuutta kolmen esittämiseen on käyttää järjestelmää nimeltä ortografinen projektio. Tässä järjestelmässä mittaukset ovat tarkkoja, mutta esine ei näytä olevan syvä.
3D -projisoinnille on useita käyttötarkoituksia. Sekä suunnittelussa että luonnoksessa hyödynnetään kolmiulotteisia koordinaattijärjestelmiä rakennusten ja rakenteiden suunnittelussa. Tietokonegrafiikka käyttää myös 3D -heijastusta mallinnettaessa kolmiulotteista esinettä tai ympäristöä tietokoneen näytön kaksiulotteisessa tilassa. Tiede ja matematiikka voivat myös käyttää tällaista projektiota mallinnettaessa tai piirrettäessä erilaisia luonnonilmiöitä ja yhtälöitä.
3D -projektio voi myös viitata kaksiulotteisten kuvien heijastamiseen valkokankaalle siten, että ne näyttävät katsojalle olevan olemassa kolmiulotteisina. Teknologia, jolla saadaan kaksiulotteinen kuva näyttämään syvältä, on ollut saatavilla 1920 -luvulta lähtien, ja vaikka parannuksia on tehty paljon, perusperiaatteet ovat samat. Yhden kuvan sijasta kaksi kuvaa, jotka ovat hieman päällekkäisiä, asetetaan näytölle samanaikaisesti. Kun henkilöllä on erityiset lasit, joko värisuodattimet tai polarisoidut suodattimet, jokainen silmä voi nähdä vain yhden näistä kuvista, ja aivot kääntävät kunkin silmän vastaanottamat tiedot yhdeksi kolmiulotteiseksi kuvaksi.