Kolmiulotteiset (3D) tekstuurit ovat kuvia, jotka on tehty jäljittelemään todellisia tekstuureja, kuten suonet lehdessä tai turkista eläimessä. Monet 3D-tekstuurit näyttävät kaksiulotteisilta (2D) tekstuureilta katsottuna, mutta niiden luomisessa on suuri ero. 3D -tekstuurit ovat neliömäisiä kuvia, jotka on tehty toistettaviksi, joten ne voidaan asettaa pinnan päälle ilman ristiriitoja. Näitä käytetään yleisimmin 3D -mallien kanssa, kuten peleissä ja animaatioissa, jotta mallit näyttävät realistisilta tai antavat niille tietyn ilmeen. Kun nämä tekstuurit luotiin ensimmäisen kerran, niitä ei käytetty paljon, mutta 3D -tekniikan kehitys on tehnyt niistä yleisiä vuodesta 2011 lähtien.
Kun katsot 2D- ja 3D-tekstuureja, useimmat ihmiset eivät pysty kertomaan eroa. Molemmat on tehty näyttämään siltä, että niissä on todellista tekstuuria, ja taitava 2D-taiteilija voi tehdä 3D-kuvioita. Ero näiden kahden välillä ei ole niinkään ulkonäössä, vaan siinä, miten tekstuurit tehdään. Vaikka 2D -tekstuureilla on kaksi ulottuvuutta, 3D -tekstuureilla on kolme ulottuvuutta, jotka tunnetaan yleisesti nimellä X, Y ja Z. Tämä lisää uuden tiedon kerroksen, mikä tekee tekstuureista hyödyllisiä useampiin sovelluksiin.
Useimmat 3D -tekstuurit ovat neliömäisiä kuvia, jotka on tehty toistettaviksi. Tämä tarkoittaa, että jos tekstuurikuva on laatoitettu pinnalle, se näyttää yhdeltä isolta kuvalta. Jos se on tehty oikein, katsojat eivät näe laatoitusta, koska ristiriitoja ei tule. Huonosti suunnitellut tekstuurit eivät virtaa, mikä tarkoittaa, että yksi laatta näyttää hankalalta toisen laatan vieressä.
Vaikka 3D -kuvioita voidaan käyttää työpöydän taustakuvina tai koristeina kuvassa, niitä käytetään yleisimmin 3D -mallien kanssa. Kun tekstuurit on kaakeloitu mallien päälle, se muuttaa mallien ulkonäköä. Jos esimerkiksi mallissa on hame ja sen päälle on lisätty vaaleanpunainen puuvillarakenne, tekstuuri täyttää hameen ja saa sen näyttämään realistisemmalta.
3D -tekstuurien alkuaikoina niitä käytettiin harvoin. Tämä johtui siitä, että muistin rajoitukset tekivät niistä kykeneviä aiheuttamaan pelien ja animaatioiden kaatumisen tai muuttumaan liian muistia raskaiksi pelatakseen kunnolla. Kehittynyt pakkaustekniikka sallii tekstuurien vievän vähemmän muistia, joten niitä voidaan käyttää aiheuttamatta näitä ongelmia. 3D -tekstuurien lisääminen voi tuottaa realistisia tuloksia, ja se on yleensä helpompaa kuin 3D -mallin suunnittelu tekstuurilla mallinnusohjelmassa, joten nämä tekstuurit ovat yleisiä.