Tridimenzionalna (3D) očala delujejo tako, da manipulirajo z mehaniko stereoskopskega vida, da ustvarijo iluzijo globine. Stereoskopski vid, sposobnost ljudi, da vidijo z obema očesoma, razlaga vnos levega in desnega očesa kot eno sliko, tudi če oči vidijo predmete pod različnimi koti. To omogoča posameznikom, da merijo razdaljo in globino na tridimenzionalnih predmetih, ne pa tudi na ravnih slikah, kjer oči vidijo malo razlike v perspektivi. 3D očala v kombinaciji s posebej izdelanimi slikami ali video posnetki omogočajo vsakemu očesu, da vidi drugačno sliko, kar pa posameznikovemu stereoskopskemu vidu omogoča interpretacijo globine.
Stereoskopski vid omogoča osebi, da vidi globino in razdaljo predmeta v veliki meri zaradi dejstva, da sta levo in desno oko osebe v povprečju oddaljena približno 3 palca (7.62 cm). To ustvari rahlo razliko med vidnim poljem vsakega očesa; posamezniki bodo to opazili tako, da v predmete gledajo le z zaprtim levim očesom, nato z zaprtim desnim očesom. Ker obe očesi vidita stvari pod različnimi koti, možgani integrirajo oba toka informacij v en sam 3D objekt. Ta sposobnost pa je omejena, če so predmeti predstavljeni v ravni dvodimenzionalni sliki, kot so na televizijskih in filmskih platnih. 3D očala premagajo to omejitev, saj omogočajo, da druga slika vstopi v vsako oko z uporabo barvnih filtrov ali posebej polariziranih leč.
3D-filmi, če jih gledate brez 3D-očal, so pogosto videti zamegljeni ali rahlo popačeni. To je posledica dejstva, da sta na zaslonu dejansko dve nekoliko različni sliki, vsaka pod nekoliko drugačnim kotom od druge. 3D očala ločijo dve sliki drug od drugega, tako da eno prikažejo levemu očesu in drugo desno. To ponovi učinek stereoskopskega vida na 3D objekte, kar omogoča, da se slike na 3D televizijskih in filmskih zaslonih zdijo globinske kljub svoji dvodimenzionalni naravi.
Za ustvarjanje 3D iluzij se uporabljata dve tehniki: barvno filtriranje in polarizacija leče. Barvno filtriranje uporablja 3D očala z različno obarvanimi lečami – pogosto rdečimi in modrimi – za blokiranje ene od slik na zaslonu iz vsakega očesa. Izdelava slik in očal je na splošno poceni, vendar slike izgubijo barvo zaradi filtrov. Sodobna tehnologija uporablja slike, posnete z različnimi polarizacijami, da ustvari 3D iluzijo z minimalno izgubo barv. 3D očala, ki uporabljajo to tehniko, imajo leče z različnimi polarizacijami – eno lečo, ki ustreza vsaki polarizaciji slike na zaslonu – za ustvarjanje občutka globine.