Kolmiulotteinen mallinnus tai 3D-mallinnus tarkoittaa tietokoneavusteista kolmiulotteista suunnittelua tietokoneen kuvaruudulla. Tuloksena syntyvää mallia käytetään taideteosten, talojen, laitteiden tai niiden osien valmistamiseen tai esimerkiksi virtuaalisena ympäristönä kolmiulotteista grafiikkaa sisältävissä videopeleissä tai elokuvissa. Mallinnukseen on lukuisia kaupallisia sekä vapaan lähdekoodin ohjelmia useisiin eri tarkoituksiin ja eri menetelmiin.
Tietokonegrafiikassa sanotaan geometriseksi malliksi jotain mitä halutaan esittää näytöllä (kuten auto tai talo) ja matemaattiseksi malliksi fyysistä tai laskennallista prosessia (kuten valon heijastuminen kiiltävältä pinnalta).[1]