三维地图渲染的基本工作原理是计算机根据设置好（或默认）的相机位置，计算光源对三维地图中各种数据模型的影响，根据数据模型的颜色、纹理和材质等属性，制作出三维地图数据模型最终的三维显示效果。

三维地图渲染分为预先渲染和实时渲染两类。①预先渲染，指事先将三维地图数据模型渲染为普通图像，再以浏览普通图像的方式实现对三维地图的浏览，如在e都市、都市圈中显示的三维地图就属于这种三维地图。三维软件中一般提供4个默认的摄像机，分别输出顶视图、正视图、侧视图和透视图。对于预先渲染的三维地图，摄像机一般选择侧视图，可以保证三维地图的各个位置在投影面上不会有变形。同时，光源位置一般放在西北方向，使三维地图数据模型的阴影在东南角，结果比较符合人对三维图像的视觉习惯。②实时渲染，是在计算机显示终端实时将三维地图数据模型渲染成三维地图。为了给用户很好的交互体验，通常要求达到每秒25帧的渲染速度。在实时渲染的三维地图中，摄像机一般选择透视图，可使渲染出的三维地图场景更加贴近人眼观察的现实世界。光源的位置与模型的位置保持与现实世界相对真实的位置关系，以便模拟出更加贴近真实的显示效果。由于实时渲染对三维地图的显示速度要求较高，一般需要采用并行计算、可见判断、细节分层、基于图像的绘制等技术，从而提高三维地图的显示速度。金字塔模型就是一种常用的海量三维地形数据实时渲染的细节分层方法。