Eine Simulation stellt eine Möglichkeit der Analyse und Anwendung von Systemen dar, die es in der Realität gibt oder geben soll, bei denen ein direkter Test aber aus verschiedenen Gründen nicht möglich ist. Besonders realistisch ist die so genannte 3D-Simulation. Dabei werden reale Modelle und Probleme in vier Dimensionen dargestellt. Es handelt sich um die drei bekannten Dimensionen des Raums sowie der Zeit. Häufig werden die 3D-Simulation und 3D-CAD synonym verwendet, doch dabei handelt es sich um verschiedene Dinge. Bei letzterer Variante fehlt die Komponente Zeit, die bei der 3D-Simulation so wichtig ist. Erst in der 3D-Simulation wird es möglich, Bewegungen darzustellen und nicht nur die reine Geometrie.

Im Maschinenbau gibt es verschiedene Varianten der 3D-Simulation. So gibt es die 3D-Layoutsimulation und die 3D-Kinetiksimulation. Dabei handelt es ich um eine Simulation von Abläufen auf der Ebene der Maschinen und der Zellen, Anlagen und Roboter werden simuliert. Reale Steuerungen können über die 3D-Simulation ausprobiert werden und werden so praktisch virtuell in Betrieb genommen, ehe sie in der Realität zum Einsatz kommen. Damit in Zusammenhang steht die 3D-Physiksimulation, eine so genannte Materialflusssimulation.

Der Benutzer taucht regelrecht in die 3D Welt ein, wenn eine 3D-Simulation vorgenommen wird. Eingesetzt werden dafür weitere Geräte, die das Gefühl, sich selbst in der Simulation zu befinden, noch verstärken. So werden unter anderem optische Geräte eingesetzt, die bekannten 3D-Brillen, wobei auch Bildschirme, die speziell auf 3D abgestimmt sind, zum Einsatz kommen.

Spezielle Eingabegeräte, wie etwa der Datenhandschuh, oder auch die haptischen Geräte, zu denen die unter dem Namen Force Feedback Geräte gehören, werden ebenfalls zur 3D-Simulation herangezogen. 3D-Simulationen bieten die Möglichkeit, unter möglichst realen Bedingungen ein System zu testen oder auch – etwa bei Computerspielen – direkt in eine andere Welt einzutauchen. Für viele Anhänger solcher Spiele fällt es nach dem Spielen schwer, sich wieder in der realen Welt zurechtzufinden, weil die Simulation so täuschend echt sein kann.