Η στερεοσκοπία είναι μια τεχνική που δημιουργεί την ψευδαίσθηση του βάθους σε μια εικόνα. Στηρίζεται στο ότι η τρισδιάστατη φυσική όραση πραγματοποιείται διότι κάθε μάτι βλέπει το ίδιο αντικείμενο από σχετικά μικρή, αλλά διαφορετική οπτική γωνία, με αποτέλεσμα την ίδια στιγμή ο εγκέφαλος να παραλαμβάνει δύο ελαφρά διαφοροποιημένες εικόνες του ίδιου αντικειμένου. Η διαφοροποίηση αυτή ονομάζεται παράλλαξη. Ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί αυτές τις οπτικές πληροφορίες από τις διάφορες παραλλάξεις, για να προσδιορίσει τη σχετική θέση των αντικειμένων και τις αποστάσεις των αντικειμένων από τον παρατηρητή. Είναι πολύ μικρό το ποσοστό των ανθρώπων -μόνο 8%- που δεν μπορούν να δουν στερεοσκοπικά.

Ο πρώτος που ανέπτυξε τη θεωρία της στερεοσκοπικής όρασης ήταν ο Sir Charles Wheatstone (1802 – 1875), Άγγλος φυσικός, στα 1838. Ο Wheatstone παρουσίασε στη Royal Scottish Academy of Arts μια συσκευή, για την οποία είπε: «Προτείνω να ονομαστεί στερεοσκόπιο, για να δηλώσει την ικανότητά του να παρουσιάζει συμπαγή σχήματα». Εντύπωση προκαλεί το γεγονός ότι η ιδέα της στερεοσκοπίας προϋπήρξε της φωτογραφίας.   

 Στα 1849 ο Sir David Brewster περιγράφει τη μηχανή λήψης και παράγονται οι πρώτες στερεοσκοπικές φωτογραφίες. Στα 1940 παρουσιάστηκε ένα τροποποιημένο και σε σμίκρυνση στερεοσκόπιο, το γνωστό view master. Οι εικόνες παράλλαξης είναι τυπωμένες σε ημιδιαφανές film και τοποθετούνται σε αντιδιαμετρικές θέσεις στις κάρτες της συσκευής. Το view master και το στερεοσκόπιο δεν χρησιμοποιούν οπτικά φίλτρα και πολωμένες εικόνες, αλλά αναπαράγουν τη διαδικασία της φυσικής όρασης, απομονώνοντας κάθε εικόνα. Κάθε μάτι βλέπει και αποτυπώνει αυτό που θα αποτυπωνόταν στον αμφιβληστροειδή αν υπήρχε φυσική όραση και ο εγκέφαλος αφήνεται να κάνει το συνδυασμό των εικόνων και να δημιουργήσει την ψευδαίσθηση του βάθους.

Η σύγχρονη στερεοσκοπία χρησιμοποιεί μια λίγο διαφορετική τεχνική απομόνωσης των δύο εικόνων της παράλλαξης, μέσω πολωτικών η χρωματικών φίλτρων. Οι δύο εικόνες παράλλαξης απεικονίζονται στην ίδια περίπου περιοχή, σχεδόν καλύπτοντας η μία την άλλη, αλλά η χρήση των φίλτρων, επιτρέπει σε κάθε μάτι να δει μόνο τη μία από τις δύο, αυτή που του αντιστοιχεί.

Με την αλματώδη πρόοδο της πληροφορικής έχουν επιτευχθεί διάφορες μέθοδοι διαχωρισμού των εικόνων που προσλαμβάνει κάθε μάτι ώστε να πραγματώνεται η στερεοσκοπική αντίληψη.

Οθόνες κεφαλής. Οι οθόνες κεφαλής (head mounted displays ή virtual reality displays) είναι ο φυσικός διάδοχος του view master. Στην πραγματικότητα είναι ακριβώς ένα view master με κινούμενη εικόνα. Εξακολουθεί όμως και παραμένει το πρόβλημα του απομονωμένου χρήστη, όπως και το πρόβλημα των εικόνων πολύ χαμηλής ανάλυσης (low resolution images). Τέτοια ηλεκτρονικά γυαλιά έχουν χρησιμοποιηθεί για στρατιωτικούς σκοπούς, αλλά με την αντίστοιχη και εξαιρετικά δαπανηρή τεχνική υποστήριξη, ώστε να ξεπεραστεί το πρόβλημα της χαμηλής ανάλυσης εικόνων.

Οθόνες Αυτοστερεοσκοπικές. Όπως περιγράφεται από το όνομά τους, οι οθόνες αυτές έχουν τη δυνατότητα να παράγουν ένα είδος στερεοσκοπικών εικόνων αυτόματα, χωρίς να χρειάζονται έγχρωμα γυαλιά ή άλλα βοηθήματα. Ακούγεται εντυπωσιακό, αλλά στην πραγματικότητα δεν είναι. Θεωρητικά έχουν διατυπωθεί διάφορες τεχνικές, που περιλαμβάνουν ολογράμματα, κυλινδρικούς πολυπρισματικούς φακούς και οθόνες που είναι από μόνες τους τρισδιάστατες, λίγες όμως πρακτικές υλοποιήσεις έχουν φύγει από το επίπεδο της εργαστηριακής μελέτης, για λόγους οικονομικούς. Με την πρόσφατη αύξηση της υπολογιστικής ισχύος και την ραγδαία πρόοδο των υλικών παρατηρείται μια άνοδος της δημοφιλίας τέτοιων υλοποιήσεων με άμεση αντανάκλαση στο κόστος κατασκευής τους.  Ετσι σε ωρισμένες από τις τεχνικές αυτές (π.χ. με την χρήση φραγών παράλλαξης) γίνεται δυνατό ο παρατηρητής να βλέπει με το ένα μάτι τα μισά pixel της οθόνης του και με το άλλο μάτι τα άλλα μισά. Με τον τρόπο αυτό γίνεται δυνατό να βλέπει στερεοσκοπικά, αλλά απαιτείται απόλυτος συγχρονισμός της θέσης του παρατηρητή σε σχέση με την οθόνη.

Διαφραγματικά γυαλιά υγρών κρυστάλλων. Η τεχνική αυτή βασίζεται στην ιδιότητα του υγρού κρυστάλλου να μετατρέπεται από διάφανος σε αδιαφανής, όταν δέχεται συγκεκριμένης συχνότητας ηλεκτρικό σήμα. Κάθε φακός των γυαλιών αυτών είναι κατασκευασμένος από ένα και μοναδικό μεγάλο υγρό κρύσταλλο. Με κατάλληλο συγχρονισμό, η οθόνη παρουσιάζει την εικόνα που πρέπει να δει το αριστερό (για παράδειγμα) μάτι και ταυτόχρονα ο δεξιός φακός γίνεται αδιαφανής. Ο εγκέφαλος παραλαμβάνει την εικόνα και η διαδικασία εναλλάσσεται. Όταν αυτή η εναλλαγή συμβαίνει πολύ γρήγορα (πάνω από 140Hz), τότε ο παρατηρητής βλέπει στεροσκοπικά. Η οθόνη του υπολογιστή χωρίζεται σε δύο τομείς, έναν για κάθε μάτι. Οι δύο τομείς λειτουργούν ταυτόχρονα (παράλληλο animation), ενώ τα γυαλιά δέχονται διαδοχικά σήματα αδιαφάνειας. Οι κινούμενες εικόνες μπορούν να έχουν επομένως πολύ καλή ανάλυση (όμοια με αυτή του DVD). Μια παραλλαγή του συστήματος είναι τα head mounted displays,  που -ακριβώς επειδή χρησιμοποιούν δύο μικρές οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD: liquid crystal displays)- έχουν τη δυνατότητα να λειτουργήσουν όπως το view master, αλλά με κινούμενες εικόνες.