Jeden z možných výstupů 3D grafiky se nazývá realistické 3D. Jedná se o techniku, která se snaží o vizuálně věrné napodobení reality a její výstup je od ní k nerozeznání. Zahrnuje v sobě použití přesných modelovacích technik, fotorealistických materiálů a textur. Nakonec pak finální nasvícení věrně kopíruje zákony a fenomény světelného šíření z reálného světa. Výsledkem je obrázek, který je k nerozeznání od skutečné fotografie a nalézá uplatnění v řadě odvětví.

Tvorba realistického 3D je podpořena rozvojem nových technologií ve všech oblastech zasahujících do procesu 3D tvorby. Ať už se jedná o přesné modelovací nástroje či nejnovější algoritmy výpočtu osvětlení.