3D lenktynių žaidimas yra vaizdo žaidimas, kuris naudoja trijų matavimų grafiką, kad būtų sukurtos įtraukiančios, realistiškos aplinkos ir transporto priemonių modeliai, leidžiant žaidėjams patirti lenktynes iš perspektyvos, primenančios tikrąją erdvę. Skirtingai nei 2D lenktynių žaidimai, kurie naudoja plokštus viršaus ar šoninio slinkimo vaizdus, 3D lenktynių žaidimai siūlo dinamikos kamerų kampus – tokiais kaip pirmo asmens (vairuotojo vietos), trečio asmens (už automobilio) ar sekimo vaizdai – kurie padidina įsitraukimą ir daro navigavimą labiau intuityviu. Šiuose žaidimuose esama 3D technologijų leidžia detalų transporto priemonių, trasų ir aplinkos atvaizdavimą su realistiškomis tekstūromis, apšvietimu ir šešėliais, kurie suteikia gyvenimiškumo. Automobiliai turi tikslų proporcijas, judančias dalis (sukamas ratus, perjungiamas pavaras) bei pažeidimų efektus (įlenkimus, dūmus), kurie reaguoja į susidūrimus, o trasos apima aukštingumų pokyčius (kalnai, šuoliai), skirtingas dangas (asfaltas, žemė, ledas) ir interaktyvius elementus (judančius kliūtis, kintant orą), kurie veikia žaidimą. 3D lenktynių žaidimai dažniausiai pasitelkia pažengusias fizikos sistemas, kad būtų imituotas realistiškas valdymas, kai automobiliai reaguoja į posūkius, pagreitį ir stabdymą autentišku būdu. Tai gali svyruoti nuo arkadinių stiliaus 3D žaidimų su perdėta, lengvai kontroliuojama fizika (pvz., „Crash Team Racing Nitro-Fueled“) iki simuliatorių su tikslia, subtilia valdymo sistema (pvz., „Project CARS 3“). Dėka 3D perspektyvos žaidime atsiranda strategiškesnis žaidimas, nes žaidėjai gali vertinti atstumą iki kitų automobilių, numatyti posūkius ir rasti trumpalaikius maršrutus veiksmingiau nei 2D žaidimuose. Kamerų kampai yra svarbi funkcija, kai žaidėjai gali keistis tarp vaizdų pagal savo pageidavimus: pirmo asmens vaizdas suteikia įsitraukimo jausmą, trečio asmens vaizdas geriau parodo automobilio poziciją trasoje, o kinematografiniai kampai pabrėžia dramatiškus momentus, tokius kaip aplenkimas ar susidūrimas. Kai kurie 3D lenktynių žaidimai taip pat integruoja virtualios realybės (VR) palaikymą, naudodami 3D grafiką, kad būtų sukurta visiškai įtraukiama 360 laipsnių aplinka, kur žaidėjai jaustųsi tarsi sėdėtų vairuotojo vietoje. Daugiapakopės žaidimų režimai 3D lenktynių žaidimuose yra pagerinti dėl erdvės suvokimo, kurį suteikia grafika, todėl internetinės lenktynės tampa įtraukesnėmis, kai žaidėjai manevruoja aplink varžovus realistiškoje 3D erdvėje. Nuo smagiai spalvingų, animacinių 3D pasaulių iki realistiškų simuliatorių su gyvenimiškomis vizualinėmis detalėmis, 3D lenktynių žaidimai dominuoja žanre, siūlydami žaidėjams vizualiai stulbinantį ir įtraukiantį būdą patirti greičio jaudulį.