On olemassa valtava määrä tietyntyyppisiä kolmiulotteisia (3D) tietokonegrafiikoita, joita käytetään yhtä suuressa määrässä sovelluksia. Perustyyppistä 3D -grafiikkaa käytetään yksittäisten kohtausten tai kuvien esittämiseen, joskus mainontaan tai muuhun mediaan ja joskus yksinomaan taiteellisiin tarkoituksiin. Tarkemmin jäsenneltyä 3D -grafiikkaa käytetään usein matemaattisissa ja tieteellisissä visualisoinneissa, joissa grafiikka on seurausta yhtälöistä tai kootusta datasta, toisin kuin suunnittelijoiden mallinnamat objektit. Kehittyneen 3D -ohjelmiston avulla voidaan luoda animaatioita elokuville, televisiolle tai muille välineille. Muita 3D-grafiikkatyyppejä ovat peligrafiikat, jotka ovat usein monikulmiorajoitettuja simulaatiografiikoita, jotka perustuvat monimutkaisiin algoritmeihin, jotka on suunniteltu jäljittelemään todellista fysiikkaa, tai tilavuuspiirrettyihin lääketieteellisiin ja teknisiin grafiikoihin, joita käytetään käytännössä kolmiulotteisen objektin sisätilojen tutkimiseen kuten ihmiskeho.
3D -grafiikan käyttäminen pysäytystilanteen renderöintiin tehdään monilla aloilla eri syistä. Taiteellisten motiivien lisäksi jotkin sisustus- tai arkkitehtoniset ohjelmistot tekevät still -kohtauksia realistisia visualisointeja varten. Markkinointiyritykset käyttävät usein 3D -malleja kampanjoissa, koska renderöidyt objektit ovat dynaamisia ja niitä voidaan käyttää johdonmukaisesti uudelleen 3D -ohjelmistossa ilman toistuvia valokuvauksia. Verkkosuunnittelijat myös toisinaan renderöivät elementtejä 3D -muodossa dramaattisemman tai realistisemman ulkonäön saavuttamiseksi.
3D -grafiikalle on useita käyttötarkoituksia, jotka eivät luo tunnistettavia esineitä tai kohtauksia. Matematiikassa ja tieteellisissä visualisointisovelluksissa renderöidyt grafiikat ovat usein 3D-muodossa tarpeettomina, koska tietojoukot ovat moniulotteisia, eikä niitä voida helposti analysoida kaksiulotteisessa (2D) -kaaviossa. Meteorologiset ja topografiset tiedot voivat myös kuulua tähän luokkaan, vaikka ei ole harvinaista, että osa näistä tiedoista kartoitetaan maapallon simuloiduille kuville tai muodostetaan suulakepuristettu maasto tiedoista realistisen kuvan luomiseksi.
Yksi suurimmista 3D -grafiikan ammattikäyttöön on animaatio. Kolmiulotteisia animaatioita voidaan käyttää elokuvissa, televisiossa, verkkomediassa ja koulutuksessa. Jotkut korkealaatuiset 3D-animaatiot vaativat niin intensiivistä laitteistoa ja aikaa, että on olemassa yrityksiä, jotka tunnetaan renderöintilaitoksina ja jotka tekevät vain 3D-kuvia muiden yritysten animaattoreille, jotta ne voidaan myöhemmin yhdistää yhteen täysin varustellun animaation kanssa.
Videopelit käyttävät 3D -grafiikkaa tavalla, joka näyttää samanlaiselta kuin 3D -animaatio, mutta on itse asiassa hyvin erilainen. Pelien, joissa käytetään grafiikkaa 3D: ssä, on yleensä käytettävä malleja, jotka vievät mahdollisimman vähän muistia ja jotka renderöitään näytölle mahdollisimman nopeasti, jotta saadaan tasainen kuvataajuus, mikä on suoraan päinvastoin kuin useimmat 3D -mediaanimaatiot luodaan. Jotkut pelit käyttävät kuitenkin korkealaatuisia 3D-animaatioita, jotka on esikatseltu ja toistettu videoleikkeinä. Videopelit ja 3D -virtuaalitodellisuusgrafiikka voivat olla päällekkäisiä, lähinnä siksi, että 3D -virtuaaliympäristöä voidaan joissakin tapauksissa epäilemättä pitää samanlaisena kuin videopeli, mutta ilman kuvaavaa pelilogiikkaa, jota sovelletaan katsojan toimintaan.
Yksi suurimmista 3D -grafiikan käyttötarkoituksista on lääketieteellinen kuvantaminen. Grafiikkaa käytetään äänenvoimakkuuden renderointiin, jossa tekniikoita, kuten magneettikuvaus (MRI), käytetään ottamaan erittäin ohuita 2D -kuvia kehosta tiettyä akselia pitkin. Kaikki nämä 2D -kuvat yhdistetään ja luodaan 3D -malli todellisesta ihmiskehosta, jota voidaan käsitellä ja tutkia kokonaan tietokoneen sisällä.