Direct3D is de Microsoft 3D application programming interface (API) component van het DirectX API pakket.
Ingevoerd met Windows 95, Direct3D's feature set zorgt voor een betrouwbare set van functies die graphics engine programmeurs kunnen gebruiken voor elke ondersteunende grafische kaart, waardoor ontwikkelaars niet langer hoeven te beslissen voor welke individuele grafische versnellers API ze moeten coderen.
Nieuwere Direct3D-versies hebben uitgebreidere functiesets die een hogere visuele natuurgetrouwheid mogelijk maken door de functies van nieuwere geavanceerde GPU's te ondersteunen. Direct3D's belang wordt zo goed erkend voor game en algemene real-time gerasterde 3D prestaties dat Microsoft heeft afgezien van het updaten van oudere OS versies van Direct3D. In plaats daarvan biedt het bedrijf het aan als een functie exclusief voor een nieuwere versie van Windows, zoals het heeft gedaan met Vista en Direct3D 10.
Microsoft ontwikkelt Direct3D met inbreng van GPU-fabrikanten en programmeurs. Direct3D's concurrent is OpenGL. Hoewel OpenGL vaak het sterkste punt was op het gebied van prestaties, behield Direct3D de dominantie in Windows doordat Microsoft enkele belangrijke functies als eerste op de markt kon brengen.