Postoji ogroman broj specifičnih tipova trodimenzionalne (3D) računalne grafike koja se koristi u jednako velikom broju aplikacija. Najosnovnija vrsta 3D grafike koristi se za renderiranje pojedinačnih scena ili slika, ponekad za oglašavanje ili druge medije, a ponekad isključivo u umjetničke svrhe. Strogo strukturirana 3D grafika često se koristi u matematičkim i znanstvenim vizualizacijama u kojima su grafike rezultat jednadžbi ili kompiliranih podataka za razliku od objekata koje su dizajnirali dizajneri. Napredni 3D softver može se koristiti za stvaranje animacija za filmove, televiziju ili druge medije. Druge vrste 3D grafike uključuju grafiku igara koja je često poligonsko ograničena simulacijska grafika koja je rezultat složenih algoritama dizajniranih za oponašanje fizike stvarnog svijeta ili volumensko prikazane medicinske i inženjerske grafike koje se koriste za virtualno istraživanje unutrašnjosti trodimenzionalnog objekta kao što je ljudsko tijelo.
Korištenje 3D grafike za renderiranje mirne scene radi se u mnogim poljima iz različitih razloga. Osim umjetničkih motiva, neki dizajn interijera ili arhitektonski softver renderiraju mirne scene u svrhu realističnih vizualizacija. Marketinške tvrtke često koriste 3D dizajn u kampanjama, jer su objekti koji se renderiraju dinamični i mogu se dosljedno koristiti unutar 3D softvera bez potrebe za ponovnim fotografiranjem. Web dizajneri također ponekad prikazuju elemente u 3D za dramatičniji ili realističniji izgled.
Postoji nekoliko namjena 3D grafike koje ne stvaraju objekte ili scene koje su prepoznatljive. U aplikacijama za matematiku i znanstvenu vizualizaciju, grafike koje se renderiraju često su u 3D iz nužde, jer su skupovi podataka višedimenzionalni i ne mogu se lako analizirati u dvodimenzionalnom (2D) grafu. Meteorološki i topografski podaci također mogu spadati u ovu kategoriju, iako nije neuobičajeno mapirati neke od ovih informacija na simulirane slike Zemlje ili prikazati ekstrudirani teren iz podataka kako bi se stvorila realistična slika.
Jedna od najvećih profesionalnih upotreba 3D grafike je animacija. Trodimenzionalne animacije mogu se koristiti za filmove, televiziju, web medije i obrazovnu obuku. Neka visokokvalitetna 3D animacija zahtijeva tako intenzivan hardver i vrijeme da postoje tvrtke poznate kao farme renderiranja koje ne rade ništa osim renderiranja 3D slika za animatore iz drugih tvrtki kako bi se kasnije mogle spojiti u potpuno opremljenu animaciju.
Video igre koriste 3D grafiku na način koji izgleda sličan 3D animaciji, ali je zapravo vrlo različit. Igre koje koriste grafiku u 3D općenito moraju koristiti modele koji zauzimaju što je manje moguće memorije i koji se prikazuju na zaslonu što je brže moguće kako bi se postigla glatka brzina kadrova, što je izravno suprotno od načina na koji se stvara većina 3D medijskih animacija. Neke igre, međutim, koriste visokokvalitetne 3D animacije koje se unaprijed generiraju i reproduciraju kao videoisječci. Video igre i grafika 3D virtualne stvarnosti mogu se preklapati, uglavnom zato što se 3D virtualno okruženje u nekim slučajevima može smatrati istim kao i video igra, ali bez ikakve deskriptivne logike igre primijenjene na radnje gledatelja.
Jedna od najvećih upotreba 3D grafike je u medicinskom snimanju. Grafika se koristi za implementaciju volumenskog renderiranja, u kojem se koriste tehnike poput magnetske rezonancije (MRI) za snimanje vrlo tankih 2D slika tijela duž zadane osi. Sve ove 2D slike se zatim kombiniraju, stvarajući 3D model pravog ljudskog tijela kojim se može manipulirati i potpuno istraživati unutar računala.