Pengomposisian 3D adalah proses di mana berbagai elemen, sering kali termasuk cuplikan atau foto film aksi langsung dan gambar yang dihasilkan komputer virtual, dilapis dan digabungkan menjadi satu gambar atau adegan. Jenis pengomposisian ini sering dilakukan untuk membuat gambar diam yang mencakup berbagai komponen menjadi satu gambar, meskipun juga dapat digunakan dalam proses pasca produksi untuk program film atau televisi untuk menggabungkan elemen yang berbeda ke dalam urutan video. Pengomposisian 3D sering kali berbeda dari pengomposisian dua dimensi atau 2D dalam cara di mana lapisan yang berbeda dapat dibuat untuk berinteraksi dan secara lebih realistis mempengaruhi satu sama lain.
Proses pengomposisian 3D biasanya menggunakan perangkat lunak komputer yang dikembangkan untuk pengomposisian tersebut, seringkali dengan masukan dari berbagai sumber. Proses ini biasanya melibatkan beberapa file input, termasuk gambar diam dan file video, yang dirakit dan berlapis selama proses pengomposisian 3D. Contoh sederhana dari proses ini adalah perakitan gambar yang menggambarkan perahu di atas air di depan tebing besar, dengan tebing lain dan awan serta langit di latar belakang. Gambar akhir akan berisi semua elemen ini bersama-sama dalam satu gambar yang pada dasarnya mulus, meskipun masing-masing bagian bisa berasal dari sumber yang terpisah.
Gambar yang dibuat melalui pengomposisian 2D biasanya memperlakukan setiap sumber input sebagai satu lapisan gambar datar, yang memungkinkan pengomposisian yang sangat baik untuk tujuan tertentu. Penggunaan pengomposisian 3D, bagaimanapun, memungkinkan lapisan terpisah dari sumber yang berbeda untuk disatukan dengan cara yang memungkinkan elemen untuk tumpang tindih dan saling mempengaruhi secara lebih realistis. Dalam contoh di atas, perahu harus membuat bayangan di atas air di bawahnya; ini mungkin sulit dicapai jika perahu dan air merupakan lapisan terpisah dalam pengomposisian 2D.
Namun, menggunakan pengomposisian 3D, lapisan-lapisan terpisah ini dapat disatukan, dan bayangan dapat dibuat untuk perahu di atas air. Ini biasanya dilakukan oleh perangkat lunak pencitraan 3D yang dapat membuat bayangan berdasarkan perahu, atau dengan membuat perahu dalam program pencitraan 3D sejak awal, karena menghasilkan bayangan dalam program itu juga dapat digabungkan ke dalam adegan. Efek lain juga dapat lebih mudah diterapkan pada pemandangan atau gambar diam melalui pengomposisian 3D, seperti objek di satu lapisan memengaruhi pencahayaan di lapisan lain. Jenis pengomposisian ini juga biasanya digunakan untuk membuat gambar yang lebih realistis yang dihasilkan dalam perangkat lunak grafis 3D tanpa membebani komputer rendering, dengan merender beberapa lintasan untuk adegan atau objek yang kemudian digabungkan bersama untuk gambar akhir.