Dalam grafika komputer 3D, permodelan 3D adalah proses mengembangkan representasi matematis dari setiap permukaan suatu objek (baik mati atau hidup) ke dalam ruang tiga dimensi melalui perangkat lunak khusus. Produk yang dihasilkan disebut model 3D. Sementara orang yang bekerja dengan model 3D dapat disebut sebagai seniman 3D. Model 3D dapat pula ditampilkan sebagai gambar dua dimensi melalui proses yang disebut perenderan 3D atau digunakan dalam simulasi komputer yang menyimulasikan peristiwa fisik. Model 3D juga dapat dicetak menggunakan perangkat percetakan 3D.
Model dapat dibuat secara otomatis atau manual. Proses pemodelan manual mempersiapkan data geometris untuk grafik komputer 3D mirip dengan seni plastik seperti patung.