立體電影的原理是利用人雙眼的視角差和會聚功能。
人的左右眼在看同一個物體時，由於視角的不同，會在視網膜上形成略微不同的兩個像，這兩個像傳遞到大腦後，由大腦綜合處理，從而讓我們感知到物體的遠近和深度，產生立體視覺。立體電影就是根據這個原理製作的，它使用兩台攝影機從類似人眼的視角同時拍攝物體，拍攝出的兩個略微不同的視角圖像在放映時通過兩台投影機同步放映到同一面銀幕上。
為了使觀眾能夠看到立體效果，通常需要佩戴特殊的立體眼鏡。這種眼鏡通過使用偏振鏡片或其他技術（如互補色、開關、柱鏡、狹縫光柵等），使得左眼只能看到左攝影機拍攝的圖像，右眼只能看到右攝影機拍攝的圖像。這樣，大腦接收到這兩個略有差異的圖像後，將其融合，產生立體視覺效果。