Il cinema tridimensionale (noto anche come cinema 3-D o cinema stereoscopico) è un tipo di procedimento cinematografico, con il quale, grazie ad alcune specifiche tecniche di ripresa e proiezione, viene fornita una visione stereoscopica delle immagini. La visione stereoscopica può essere ottenuta in sale cinematografiche opportunamente attrezzate (i normali proiettori non sono adatti per questi tipi di proiezioni), perciò la diffusione di questo tipo di proiezione è limitata.
I primi film 3-D, a partire dagli anni venti, sfruttavano il sistema dell'anaglifo. Dagli anni cinquanta, durante i quali il cinema tridimensionale ebbe la sua prima ampia diffusione, in poi, il sistema più diffuso sfrutta la tecnica della luce polarizzata. Un'altra tecnica moderna è invece quella che utilizza occhiali elettronici a cristalli liquidi.
Queste tecniche sono utilizzate soprattutto per film il cui successo commerciale possa garantire la copertura dei costi di produzione più elevati. Attualmente la proiezione stereoscopica viene applicata in prevalenza a film d'animazione.