1839年，英国科学家查理·惠斯顿爵士根据“人类两只眼睛成像不同”的现象发明了一种立体眼镜，让人们的左眼和右眼在看同样图像时产生不同效果，这就是今天3D眼镜的原理。
1922年，世界上第一部3D电影是《爱情的力量》，遗憾的是，影片很早之前就已经遗失了。早期的3D电影都是以展示立体效果为主，片中常以指向观众的枪、扔向观众的物体为噱头。
1936年利用双镜头摄影机和偏振片可以造出具有立体效果的影片，但此技术具有不少限制。之后从RealD三维等技术发展、阿凡达等电影流行之后，立体影片才进一步被广泛推广。
有一名澳大利亚导演宣称，1936年纳粹德国时期已经成功拍摄两部三维电影。
1952年，讲述非洲探险的《非洲历险记》被认定为是史上第一部真正的3D长片。该片的口号是“狮子在你腿上，爱人在你怀里”。尽管《生活》杂志在当时称该片“廉价、荒谬”，但观众们仍然热情地挤进电影院去体验片中的“自然视角”。
3D片在上世纪五十年代进入了黄金时期。
1954年，当时世界上最伟大的导演们，绝大多数都对3D电影低眼相看，认为那只不过是在玩魔术而已，根本不是艺术。然而，希区柯克不这么想，他在1954年拍摄了3D版的《电话谋杀案》，成为了当时3D片中为数不多的精品。
1954年03月05日 ，环球公司推出最有名的3D恐怖片《黑湖妖谭》，该片也是至今为止惟一一部有续集的3D电影。新版《黑湖妖谭》计划在2011年上映。
1962年，我国的天马电影制片厂拍摄了国内第一部3D立体电影《魔术师的奇遇》，桑弧导演，陈强主演。后来又陆续出现了《欢欢笑笑》《快乐的动物园》《靓女阿萍》《侠女十三妹》等。
1982年，迪士尼拍摄了短片《魔法之旅》，虽然这部短片只有16分钟，但通过CGI与真人表演的混合，打造出了在当时令人惊讶的3D效果。
1982年，《13号星期五》第三部上映，本片令80年代的3D电影慢慢复苏。
1983年，3D版的《大白鲨第三集》轰动一时，放映首周就赚得1300万美元的票房。但因为电影本身水准低下，3D效果也无过人之处，很快就让观众失去了兴趣。
1985年，《魔晶战士》成为世界首部3D动画长片。
2004年，第一部IMAX 3D长片《极地特快》诞生。该片在2000块普通2D银幕上放映，3D IMAX银幕只有75块。然而就是这75块3D IMAX银幕，获得的票房占全片总票房的百分之三十。3D+IMAX的“超强组合”，让发行方看到了巨大的商业潜力。
2005年，迪士尼的动画片《鸡仔总动员》采用了新型投影技术放映，消除了以往看3D电影时容易产生的眼睛疲劳。
2008年，《U2 3D演唱会》是第一部完全用3D摄影机拍摄的真人影片，这个音乐纪录片堪称先锋。
2009年，环球的动画片《鬼妈妈》是第一部采用停格动画形式的3D电影。2009年，《阿凡达》成为有史以来制作规模最大、技术最先进的3D电影。阿凡达（Avatar）是一部科幻电影，由著名导演詹姆斯·卡梅隆执导，二十世纪福克斯出品。该影片预算超过5亿美元，成为电影史上预算最高的电影。
大卫·斯莱德（David Slade）执导的《暮光之城3：月食》已于2010年6月30日上映。影片采用3D IMAX技术 。
《暮光之城3：月食》的故事继续围绕女主角与吸血鬼爱人以及狼人之间展开，在狼人角色淡出之后，她还将面临新的吸血鬼军团的挑衅。据悉，随着《暮光之城》的人气爆炸，系列电影的投资规模亦越来越大，特效水准也将大幅度提高。
3D电影在国内大范围上映实际始于2008年的《地心历险记》。近在咫尺的细微生物、呼啸而过的珍奇异兽、过山车般身临其境的美妙感觉……100元的高昂票价和前所未有的视觉冲击力，让该片在有限的80块3D银幕放映27周，票房达6700万元，平均每块银幕票房80万元。以票房3.2亿元的《赤壁》(上)为例，它在3600块银幕放映合每块银幕票房8万多元。比较两部影片，3D电影平均银幕票房数是普通影片的10倍！“卖一部电影的票房就收回了放映设备的投入”，堪称奇迹。
国内3D热潮
一系列引进的3D大片掀起了3D热潮，国内众多院线纷纷扩建、更新放映设备，力推3D电影。08年中国的3D银幕数量还只有86块，一部《地心历险记》6700万的票房极大的刺激了各院线老板的胃口，纷纷上马升级3D银幕和设备，到暑期《冰河世纪3》上映之时，中国的3D银幕数量已经迅速发展到350块。《阿凡达》上映之时，中国的3D银幕数量已突破600块，成为紧随美国之后的全球第二大3D电影市场。中国3D银幕数量2010年的目标是1300，这个目标已经实现。
短短一年半时间，3D银幕数翻了近五番，而且这一增速还在持续。一种是放映机成本较低，投入几十万，但科技含量在眼镜上，因此一副立体眼镜的成本就达到了700元（如今更新换代，不少影城已经不需押金了）；另一种方式，则是眼镜只有20到30元，但设备成本高达几百万。只要有数字银幕，在此基础上花20多万元添加设备就能放映3D电影，成本不算高，复制起来非常容易。因此绝大部分影城都采用前者设备放映DDD电影。
中国3D电影市场一不留神成为全球第二，成长速度可谓一日千里。同时，一批优秀的影视、动画工作者也投入到了3D电影的制作。开创了国产3D电影的先河。随后。只可惜国产3D电影还不成熟，一方面技术上不能真正与好莱坞3D效果抗衡，另一方面急功近利的创作不伦不类，这三部电影进入市场也是几乎石牛入海。
业内传言“未来两年，市场上国产3D电影会出现“扎堆”之势。2010年2月初上映的3D动画《超蛙战士之初露锋芒》，正在制作中的3D真人版《惊魂平安夜》、《唐吉诃德》、《胡桃夹子》和3D动画《摇滚藏獒》、《天书奇谭》、《古蜀传奇》、《齐天大圣闹天宫》、《猪八戒招亲》等将与势头更加凶猛的进口3D大片形成直接竞争。 但状态来看，和《齐天大圣前传》、《麋鹿王》、《乐火男孩》相似，这些影片都貌似为了抢3D热潮，分食3D技术带来的巨额效益，诚意难说。
2010年4D影院是在3D立体电影的基础上加环境特效模拟仿真而组成的新型影视产品。所谓4D电影，也叫四维电影；即三维的立体电影和周围环境模拟组成四维空间。将震动、吹风、喷水、烟雾、气泡、气味、布景，人物表演等特技效果引入3D电影（即立体电影）中。形成一种独特的表演形式，这是当今流行的4D电影。
人民日报海外版2010年7月17日报道，据不完全统计，目前中国3D立体银幕数量已经超过1000块，数量约占全球的1/7，仅次于美国位居世界第二位。
中国电影家协会副主席康健民表示，随着电影《阿凡达》风靡全球，3D影视已成为业界关注的焦点，同时也极大地推动了国内影院建设。国内3D银幕数量仅用了2年时间就从80余块猛增到1000多块。
