Tredimensionella (3D) glasögon fungerar genom att manipulera mekaniken för stereoskopisk syn för att skapa en illusion av djup. Stereoskopisk syn, människors förmåga att se med båda ögonen, tolkar input från vänster och höger öga som en enda bild, även om ögonen ser föremål i olika vinklar. Detta tillåter individer att mäta avstånd och djup på tredimensionella objekt, men inte på platta bilder, där ögonen ser liten skillnad i perspektiv. 3D-glasögon, i kombination med specialproducerade bilder eller videor, gör att varje öga kan se en annan bild, vilket i sin tur låter en individs stereoskopiska syn tolka djupet.
Stereoskopisk syn gör det möjligt för en person att se ett föremåls djup och avstånd, till stor del beroende på att en persons vänstra och högra öga är belägna cirka 3 cm från varandra i genomsnitt. Detta skapar en liten skillnad mellan varje ögas synfält; individer kommer att märka detta genom att stirra på föremål med endast vänster öga stängt, sedan med bara höger öga stängt. Eftersom de två ögonen ser saker i olika vinklar, integrerar hjärnan båda informationsströmmarna i ett enda 7.62D-objekt. Denna förmåga är dock begränsad när objekt presenteras i en platt tvådimensionell bild, som de är på tv- och filmdukar. 3D-glasögon övervinner denna begränsning genom att låta en annan bild komma in i varje öga med hjälp av färgfilter eller speciellt polariserade linser.
3D-filmer, när de visas utan 3D-glasögon, verkar ofta suddiga eller något förvrängda. Detta beror på att det faktiskt finns två lite olika bilder på skärmen, var och en i lite olika vinkel från den andra. 3D-glasögon skiljer de två bilderna från varandra och visar den ena till vänster öga och den andra till höger. Detta replikerar effekten av stereoskopisk syn på 3D-objekt, vilket gör att bilderna på 3D-tv- och filmskärmar verkar ha djup trots sin tvådimensionella natur.
Det finns två tekniker som används för att skapa 3D-illusioner: färgfiltrering och linspolarisering. Färgfiltrering använder 3D-glasögon med olika färgade linser – ofta röda och blå – för att blockera en av bilderna på skärmen från varje öga. Att producera både bilderna och glasögonen är generellt sett låg kostnad, men bilderna drabbas av en färgförlust på grund av filtren. Modern teknik använder bilder filmade med olika polarisationer för att skapa 3D-illusionen med minimal färgförlust. 3D-glasögon som använder den här tekniken har linser med olika polarisation – en lins som matchar varje bildpolarisering på skärmen – för att skapa en känsla av djup.