Le rendu photoréaliste qualifie un rendu visuel qui tend à ressembler à une photographie. Il s'applique ainsi au domaine de l'infographie. Il ne faut pas confondre le rendu photoréaliste avec les mouvements artistiques de l'hyperréalisme, du photoréalisme et du réalisme. Jurassic Park est le premier film à utiliser des images de synthèse où elles atteignent pour la première fois un niveau de réalisme faisant illusion. Elles se résument à quelques plans en pied des créatures, les gros plans étant des animatroniques. Auparavant, Abyss et Terminator 2 (tous deux réalisés par James Cameron, respectivement en 1989 et 1991), quant à eux, avaient été l'occasion de travaux sur le rendu de matériaux comme l'eau (le serpent d'eau qui s'introduit dans la base sous-marine, dans Abyss) ou le métal (le fameux T-1000), et les reflets et déformations qui vont avec. Dennis Muren, d'ILM (la compagnie responsable des effets spéciaux de la saga de Star Wars), montra à Steven Spielberg, réalisateur du film, des tests d'animation des dinosaures réalisés en images de synthèse. Dans Abyss, les acteurs ont été scannés au laser, afin d'en recréer le visage numériquement, et l'acteur Robert Patrick dut marcher quelques pas en caleçon, avec des dizaines de diodes accrochées à lui, afin de capturer ses mouvements. En 2001, sort Final Fantasy : les Créatures de l'esprit, premier film entièrement en images de synthèse à viser explicitement le photoréalisme. Le réalisme en images 3D n’est pas qu’une question de puissance de l’ordinateur, le paramétrage de la scène revêt une importance capitale. La plupart du temps, les algorithmes de calcul du rendu d’une image sont calqués sur ceux découverts en physique (voir par exemple Ombrage Phong). Pour l’heure, la technique dite du lancer de rayon (ou Ray tracing) est utilisée pour le calcul de diffusion de la lumière. Des recherches sont en cours afin d’étendre ce procédé à la simulation en temps réel (voir OpenRT).