Ada beberapa perbedaan antara Open Graphics Library® (OpenGL®) dan perpustakaan grafis komputer Direct3D, meskipun tidak semuanya jelas bagi pemrogram dan pengguna akhir. Perbedaan terbesar adalah bagaimana masing-masing pustaka grafis dikembangkan dan dipelihara, dengan OpenGL® dikembangkan sebagian besar oleh konsorsium berbagai pihak yang berkepentingan, dan Direct3D dikembangkan dan dikelola oleh Microsoft®. Direct3D juga sepenuhnya berpemilik dalam implementasinya, sementara OpenGL® mengikuti standar yang sebagian besar terbuka, dengan pengecualian beberapa rutin perangkat keras yang dipatenkan. Perbedaan utama terakhir antara perpustakaan OpenGL® dan Direct3D ditemukan pada platform yang didukungnya, karena OpenGL® bekerja pada berbagai platform dan bahasa, sedangkan Direct3D hanya berfungsi pada sistem berbasis Microsoft® Windows®.
Pada awal hingga pertengahan 1990-an, ketika OpenGL® dan Direct3D tersedia untuk pemrogram komputer, ada perbedaan besar dalam kerangka kerja yang mendasarinya. Seiring berjalannya waktu dan perangkat keras grafis menjadi lebih umum dan lebih murah, banyak fitur canggih diperkenalkan yang perlu didukung oleh kedua perpustakaan agar tetap relevan. Akhirnya, persaingan yang dirasakan antara OpenGL® dan Direct3D menyebabkan kedua perpustakaan memiliki kemampuan yang hampir sama, meskipun beberapa perbedaan kecil masih ada. Sebagian besar pengguna akhir tidak mengetahui apakah OpenGL® atau Direct3D digunakan dalam perangkat atau aplikasi, dan sejumlah besar program 3D sebenarnya berisi dukungan untuk kedua perpustakaan.
Salah satu perbedaan terbesar dan paling tak terhindarkan antara OpenGL® dan Direct3D adalah platform di mana mereka akan beroperasi. Direct3D adalah bagian dari kit pengembangan perangkat lunak (SDK) Microsoft® Windows®, sehingga secara khusus bergantung pada komponen yang hanya ditemukan di sistem operasi Windows® dan turunannya. OpenGL®, di sisi lain, dikembangkan secara umum untuk menjadi lintas platform dan bergantung sesedikit mungkin pada pengoperasian fungsi tertentu. Beberapa program telah dikembangkan untuk memungkinkan Direct3D bekerja pada sistem operasi di luar Windows®, meskipun fungsinya biasanya sangat berkurang.
Dari perspektif pemrograman, ada perbedaan desain keseluruhan antara perpustakaan. OpenGL® cenderung mengabstraksikan penggunaan perangkat keras grafis, memungkinkan pemrogram untuk menggunakan serangkaian fungsi inti untuk menggambar yang kemudian bergantung pada driver untuk mengakses perangkat keras secara langsung. Direct3D membutuhkan programmer untuk mengelola aspek-aspek tertentu dari perangkat keras dalam program yang sedang ditulis, yang dapat membuat program Direct3D lebih kompleks tetapi juga menyediakan manajemen sumber daya yang lebih fleksibel. Pada akhirnya, OpenGL® lebih mudah untuk menulis program tetapi lebih sulit bagi produsen perangkat keras untuk menulis driver. Sebagai alternatif, Direct3D memiliki sejumlah besar alat dan dukungan yang tersedia dari Microsoft® tetapi membutuhkan lebih banyak perangkat keras dan pengetahuan pemrograman untuk digunakan.
Perbedaan terakhir antara OpenGL® dan Direct3D adalah cara di mana fitur perangkat keras dan bahasa baru ditambahkan di antara rilis standar utama. Melalui OpenGL®, produsen perangkat keras dapat mengimplementasikan fungsi khusus yang dikenal sebagai ekstensi yang dapat menyediakan akses langsung ke fitur unik perangkat keras baru. Dengan Direct3D, fitur ini perlu diproses melalui Microsoft®, yang kemudian merilis fungsi baru melalui saluran distribusi resmi. Pendekatan OpenGL® memungkinkan fitur baru untuk digunakan dengan cepat tetapi mengurangi kompatibilitas keseluruhan program yang menggunakan ekstensi, sedangkan pendekatan Direct3D lebih lambat tetapi dapat menjamin kompatibilitas di seluruh sistem yang berbeda.