Direct3D è il componente API (Application Programming Interface) Microsoft 3D del pacchetto API DirectX.
Introdotto con Windows 95, il set di funzionalità di Direct3D consente un set affidabile di funzioni che i programmatori di motori grafici possono richiamare per qualsiasi scheda grafica di supporto, ponendo fine alle decisioni degli sviluppatori su quali API singoli acceleratori grafici dovrebbero codificare.
Le versioni più recenti di Direct3D hanno set di funzionalità aumentati che consentono una maggiore fedeltà visiva supportando le funzionalità delle GPU avanzate più recenti. L'importanza di Direct3D è così ben riconosciuta per il gioco e per le prestazioni 3D rasterizzate in tempo reale in generale che Microsoft ha rinunciato ad aggiornare Direct3D delle versioni precedenti del sistema operativo. Invece, l'azienda lo offre come funzionalità esclusiva di una versione più recente di Windows come ha fatto con Vista e Direct3D 10.
Microsoft sviluppa Direct3D con il contributo di produttori e programmatori di GPU. Il concorrente di Direct3D è OpenGL. Sebbene le prestazioni fossero spesso il punto di forza di OpenGL, Direct3D ha mantenuto il predominio in Windows grazie alla capacità di Microsoft di portare alcune funzionalità chiave per prime sul mercato.