Trodimenzionalne (3D) sunčane naočale su dodatak za zabavu koji iskorištavaju prednosti našeg binokularnog vida i mogu učiniti da se posebno pripremljena dvodimenzionalna slika čini trodimenzionalnom. Binokularni vid je izraz koji se koristi za opisivanje slike koja proizlazi iz istovremenog korištenja dva oka, kao što to čine ljudi. Kada je slika ili film pripremljen za korištenje s 3D sunčanim naočalama, zapravo se sastoji od dvije slike, po jedna namijenjena svakom oku. 3D sunčane naočale prisiljavaju svako oko da vidi samo jednu od slika, a mozak zatim kombinira dvije, što stvara iluziju trodimenzionalne slike koja “iskače” s površine na kojoj se slika ili film gleda.
Binokularni vid rezultira time da se jedna slika percipira kao rezultat binokularne fuzije, što je proces u kojem mozak uzima dvije malo različite percepcije svakog oka i kombinira ih. Ovo je korisna sposobnost koja proizvodi široko vidno polje, povećanu percepciju dubine i sposobnost lakšeg uočavanja blijedih ili udaljenih objekata nego da gledatelj ima samo jedno oko. Ovo je glavna pokretačka snaga funkcije 3D sunčanih naočala koje filtriraju različite slike u svako oko. Binokularna fuzija uzrokuje da mozak ujedini te slike tako da, dok postoje dvije slike, gledatelj percipira samo jednu sliku.
Postoji nekoliko različitih načina na koje 3D sunčane naočale postižu izolaciju svake slike za svako oko, ali najčešće se koriste dvobojne leće i polarizirane leće. Leće u dvobojnim 3D sunčanim naočalama obično su crvene i plave ili crvene i zelene. Slika koja je pripremljena za gledanje dijeli ove boje. Polarizirane leće koriste polarizaciju svjetlosti, što je proces u kojem se svjetlosni valovi kreću samo u jednom smjeru. Svaka polarizirana leća detektira jedan izvor svjetlosti.
Slike ili filmovi namijenjeni gledanju s 3D sunčanim naočalama imat će dvije različite slike koje su malo razmaknute, bilo u bojama koje odgovaraju onima na dvobojnim 3D naočalama ili kao svjetlosni uzorci namijenjeni za gledanje polariziranim 3D sunčanim naočalama. Polarizirane slike općenito se smatraju superiornijim u odnosu na slike s dvije boje jer omogućuju gledanje u punoj boji. Budući da dvobojne 3D sunčane naočale koriste boju za razdvajanje slika, kvaliteta i bogatstvo boja značajno su smanjeni.