Trimačiai (3D) akiniai veikia manipuliuodami stereoskopinio matymo mechanika, kad sukurtų gylio iliuziją. Stereoskopinis regėjimas, žmonių gebėjimas matyti abiem akimis, interpretuoja kairės ir dešinės akies įvestį kaip vieną vaizdą, net jei akys mato objektus skirtingais kampais. Tai leidžia asmenims įvertinti atstumą ir gylį trimačiuose objektuose, bet ne plokščiuose vaizduose, kur akys mato mažai perspektyvos skirtumo. 3D akiniai kartu su specialiai sukurtais vaizdais ar vaizdo įrašais leidžia kiekvienai akiai matyti skirtingą vaizdą, o tai savo ruožtu leidžia individo stereoskopiniam regėjimui interpretuoti gylį.
Stereoskopinis regėjimas leidžia žmogui matyti objekto gylį ir atstumą, daugiausia dėl to, kad žmogaus kairioji ir dešinė akis yra vidutiniškai maždaug 3 colių (7.62 cm) atstumu. Tai sukuria nedidelį skirtumą tarp kiekvienos akies regėjimo lauko; asmenys tai pastebės žiūrėdami į objektus tik užmerkę kairę akį, o paskui tik užmerkę dešinę. Kadangi abi akys mato dalykus skirtingais kampais, smegenys abu informacijos srautus sujungia į vieną 3D objektą. Tačiau ši galimybė yra ribota, kai objektai pateikiami plokščiame dvimačiame vaizde, kaip ir televizijos ir kino ekranuose. Naudojant spalvų filtrus arba specialiai poliarizuotus lęšius, 3D akiniai įveikia šį apribojimą.
3D filmai, žiūrint be 3D akinių, dažnai atrodo neryškūs arba šiek tiek iškraipyti. Taip yra dėl to, kad ekrane iš tikrųjų yra du šiek tiek skirtingi vaizdai, kurių kiekvienas yra šiek tiek skirtingu kampu. 3D akiniai atskiria du vaizdus vienas nuo kito ir pateikia vieną į kairę akį, o kitą – į dešinę. Tai atkartoja stereoskopinio matymo poveikį 3D objektams, todėl 3D televizijos ir filmų ekranuose esantys vaizdai atrodo gilūs, nepaisant jų dvimačio pobūdžio.
Yra du būdai sukurti 3D iliuzijas: spalvų filtravimas ir objektyvo poliarizacija. Spalvų filtravimui naudojami 3D akiniai su skirtingų spalvų lęšiais (dažnai raudonais ir mėlynais), kad užblokuotų vieną iš kiekvienos akies ekrane rodomų vaizdų. Tiek vaizdų, tiek akinių gamyba paprastai yra nebrangi, tačiau dėl filtrų vaizdai praranda spalvas. Šiuolaikinės technologijos naudoja vaizdus, nufilmuotus skirtingomis poliarizacijomis, kad sukurtų 3D iliuziją su minimaliu spalvų praradimu. Šią techniką naudojantys 3D akiniai turi skirtingų poliarizacijų lęšius – po vieną lęšį, kad atitiktų kiekvieną ekrane rodomo vaizdo poliarizaciją – kad būtų sukurtas gylio pojūtis.