Kolmemõõtmeline (3D) graafikakaart on arvuti riistvara, mis võib olla kas tegelik arvutisse asetatud laienduskaart või integreeritud mikrokiip, mis on sisse ehitatud arvuti või muu elektroonikaseadme emaplaadile. Mõlemal juhul on 3D-graafikakaardi eesmärk pakkuda täiendavat töötlemisvõimsust ja mõnikord ka mälu, mida saab eraldada ainult 3D-graafika kuvarile või muule kuvaseadmele. 3D-graafikakaardi erinevate komponentide hulka kuuluvad graafikaprotsessor (GPU), graafiline muutmälu (RAM), mõnikord eraldi ujukoma matemaatikaseade (FPU) ja kui kaart seda nõuab, ventilaator või jahutusradiaator. hajutada töö käigus tekkivat soojust. Kui arvutisse või muusse seadmesse on installitud 3D-graafikakaart, ei ole kiiruse ja tõhususe kasv alati automaatne, sest tarkvara peab selle pakutavate eeliste saamiseks spetsiaalselt kaardiga liidestuma, kuigi mõned operatsioonisüsteemid on loodud kasutama 3D-d. graafikakaart vaikimisi, kui see on olemas.
On palju rakendusi, mis kasutavad laialdaselt 3D-graafikat, mis nõuab tohutul hulgal arvutusi sekundi murdosa jooksul. 3D-graafikakaarti kasutades saab neid arvutusi teha GPU koos graafika RAM-iga viisil, mille tootjad on optimeerinud võimalikult kiireks. Graafikakaart täidab suurema osa matemaatikast, nii et arvuti põhiplaadil olev keskprotsessor (CPU) saab samaaegselt töödelda muud teavet, mida rakendus nõuab.
Lisaks 3D-rakenduste kiiruse suurenemisele võib 3D-graafikakaart tõsta ka selle kaudu renderdatavate piltide kvaliteeti. See on võimalik, kuna kasutaja saab muuta riistvara sätteid graafikakaardi põhiliste sisend- ja väljundteenuste (BIOS) kaudu, et võimaldada kaardil teatud tarkvarajuhiseid alistada ja iseseisvalt pilti täiustada. Enamasti võib selleks olla antialiasing, mis peidab osaliselt pildi sakilised pikslid, ning stseeni geomeetria ja valgustuse täiustatud käsitsemine, et pakkuda paremaid tulemusi kui ainult rakenduse juhistele tuginemine.
3D-graafikakaardi füüsiline külg on vaid üks paljudest põhjustest, miks see suudab 3D-graafikat nii kiiresti renderdada. GPU asub graafika RAM-iga samal plaadil, seega on mälu ja protsessori vaheline füüsiline tee uskumatult väike ega pea läbima muid komponente, nagu see on esmase süsteemi RAM-i ja CPU puhul. See tähendab, et graafikamälus olevale teabele pääseb juurde väga kiiresti, muutes arvutused ja mälukoopiad märkimisväärselt kiireks ja tõhusaks.