三維物理模型是物體的多邊形表示，通常用計算機或者其它視頻設備進行顯示。顯示的物體可以是現實世界的實體，也可以是虛構的物體。任何物理自然界存在的東西都可以用三維模型表示。
物理模型就像大廈的基礎架構，就是通用的業界標準，無論是一座摩天大廈也好，還是茅草房也好，在架構師的眼里，他只是一所建筑，地基—層層建筑—封頂，這樣的工序一樣也不能少，關系到住戶的安全，房屋的建筑質量也必須得以保證，位一的區別是建筑的材料，地基是采用鋼筋水泥還是石頭。
三維物理模型本身是不可見的，可以根據簡單的線框在不同細節層次渲染的或者用不同方法進行明暗描繪（shaded）。但是，許多三維模型使用紋理進行覆蓋，將紋理排列放到三維模型上的過程稱作紋理映射。紋理就是一個圖像，但是它可以讓模型更加細致并且看起來更加真實。
三維模型經常做成動畫，例如，在故事片電影以及計算機與視頻游戲中大量地應用三維模型。它們可以在三維建模工具中使用或者單獨使用。為了容易形成動畫，通常在模型中加入一些額外的數據，例如，一些人類或者動物的三維模型中有完整的骨骼系統，這樣運動時看起來會更加真實，并且可以通過關節與骨骼控制運動。
三維物理模型目前已經用于各種不同的領域。在醫療行業使用它們制作器官的精確模型；電影行業將它們用于活動的人物、物體以及現實電影；視頻游戲產業將它們作為計算機與視頻游戲中的資源；在科學領域將它們作為化合物的精確模型；建筑業將它們用來展示提議的建筑物或者風景表現；工程界將它們用于設計新設備、交通工具、結構以及其它應用領域；在近幾十年，地球科學領域開始構建三維地質模型。
