3D立體畫主要是利用人眼的立體視覺這一現象的繪畫作品，因為人的左眼和右眼看到的東西是有一定的差異的，接著借用光學聚焦和色彩比例分配的原理，讓觀察者感覺到繪畫的東西是立體的。
如果想要了解立體畫的成像原理，就先要了解光柵材料特性，光柵就是正面是均勻、等間距的半圓稜柱，反面是平面的材料，當光線從反面方向到正面過程中，因為半圓稜柱的折射使光線方向發生了改變，人眼在正面觀看的時候，就會對反面的畫面位置產生視覺差(如圖)。就立體畫正是利用光柵材料的折射或衍射原理，把設計好的畫貼上到光柵反面，當我們從正面看的時候，使人的眼鏡產生了視覺差，從而在大腦形成立體感，對視覺產生極大的衝擊。