Kolmiulotteiset (3D) lasit toimivat manipuloimalla stereoskooppisen näkemisen mekaniikkaa luodakseen syvyyden illuusion. Stereoskooppinen näkö, ihmisten kyky nähdä molemmilla silmillä, tulkitsee vasemman ja oikean silmän syötteen yhdeksi kuvaksi, vaikka silmät näkevät esineitä eri kulmista. Tämän avulla yksilöt voivat mitata etäisyyden ja syvyyden kolmiulotteisissa kohteissa, mutta eivät litteissä kuvissa, joissa silmät eivät näe juurikaan eroa perspektiivissä. 3D-lasit yhdistettynä erityisesti tuotettuihin kuviin tai videoihin mahdollistavat jokaisen silmän nähdä erilaisen kuvan, mikä puolestaan mahdollistaa yksilön stereoskooppisen näkemyksen tulkita syvyyttä.
Stereoskooppisen näkökyvyn avulla henkilö voi nähdä kohteen syvyyden ja etäisyyden johtuen suurelta osin siitä, että henkilön vasen ja oikea silmä sijaitsevat keskimäärin noin 3 cm: n päässä toisistaan. Tämä luo pienen eron kunkin silmän näkökentän välillä; ihmiset huomaavat tämän katsomalla esineitä vain vasen silmä kiinni ja sitten oikea silmä kiinni. Koska molemmat silmät näkevät asiat eri kulmista, aivot yhdistävät molemmat tietovirrat yhdeksi 7.62D -esineeksi. Tämä kyky on kuitenkin rajallinen, kun esineet esitetään litteänä kaksiulotteisena kuvana, kuten ne ovat televisio- ja elokuvanäytöissä. 3D-lasit voittavat tämän rajoituksen sallimalla eri kuvan pääsyn jokaiseen silmään värisuodattimien tai erityisesti polarisoitujen linssien avulla.
3D -elokuvat näyttävät usein epätarkilta tai hieman vääristyneiltä, kun niitä katsotaan ilman 3D -laseja. Tämä johtuu siitä, että näytöllä on itse asiassa kaksi hieman erilaista kuvaa, joista jokainen on hieman eri kulmassa toisistaan. 3D -lasit erottavat kaksi kuvaa toisistaan esittäen toisen vasemmalle silmälle ja toisen oikealle. Tämä toistaa stereoskooppisen näkemyksen vaikutuksen 3D-kohteisiin, jolloin 3D-television ja elokuvan kuvien kuvat näyttävät olevan syviä huolimatta niiden kaksiulotteisesta luonteesta.
3D -illuusioiden luomiseen käytetään kahta tekniikkaa: värisuodatus ja linssin polarisaatio. Värisuodatuksessa käytetään 3D-laseja, joissa on eriväriset linssit-usein punaiset ja siniset-estämään yksi ruudulla näkyvä kuva kustakin silmästä. Sekä kuvien että lasien tuottaminen on yleensä edullista, mutta kuvat kärsivät värin menetyksestä suodattimien vuoksi. Nykyaikainen tekniikka käyttää eri polarisaatioilla kuvattuja kuvia luodakseen 3D -illuusion minimaalisella värin menetyksellä. Tätä tekniikkaa käyttävissä 3D-laseissa on eri polarisaatiolla varustetut linssit-yksi linssi, joka vastaa kuvaruutukuvien polarisaatiota-syvyyden tunteen luomiseksi.