自从电影诞生的那天起，人们就有意识地开始立体电影的研究了。在电影发明之前，也有许多人研究立体图像的问题，为立体电影的诞生打下了基础。
20世纪初，美国研制成功了“偏光立体法”立体电影。放映的方法是采用两台同步放映机，镜头前分别装置一块偏光镜，左机和右机的偏振光轴呈90度角，因此，映出的影像变为向相互垂直两个方向振动的光波。当观众所戴的偏光眼镜的一个镜片某一时刻只允许与偏光轴平行的光波通过时，则遮住了与偏光轴垂直的光波，而另一镜片则相反，从而实现了左、右眼在同一时刻分别看到银幕上不同角度的影像从而获得立体感。
1945年，莫斯科建立的莫斯科立体影院是采用光栅银幕，观众可以不戴眼镜。这种光栅透镜银幕能形成独立的相互交替的狭窄光束。把观众的左右眼所看到的画面在银幕上区分开来，从而形成水平视差，获得立体感影像。
我国立体电影的研究始于1959年，首先研制成功的是“偏光法”立体电影。1960年，八一电影制片厂采用双机拍摄了我国第一部彩色宽银幕立体纪录片《漓江游记》，当年11月22日在北京大观楼立体电影院映出，引起观众强烈反响。1960年，中国电影科研所与八一电影制片厂共同研制了“红绿眼睛法”立体电影，这种电影因推广较困难，没有使用。1962年，上海天马电影制片厂拍摄了我国第一部彩色宽银幕立体故事片《魔术师的奇遇》，这部影片无论是故事内容还是立体效果都受到了观众的热烈欢迎。
1980年，北影厂研制成功了“单机偏光法”立体电影。这种电影采用单机放映，影片拷贝画面是上下两个，即一对画面偶。在这项研制的同时，拍摄了立体电影《欢欢笑笑》和《快乐的动物园》。这种单机偏光立体电影，视野宽阔，影像清晰，纵深感强，彩色逼真，立体效果好。而且采用单机放映同过去双机连锁同步放映相比较，设备简化，操作方便，普通电影院只要装上偏转镜，更换银幕即可放映，甚至流动放映单位也能放映，受到广大人民群众的欢迎。
立体电影还有许多值得改进的地方，一是在立体效果和艺术效果相结合的处理上有待改进。
艺术性方面还应提高趣味性，使其更能吸引观众；二是有些放映单位放映质量差，画面亮度低，影像模糊，观众看立体电影时发生头晕、疲劳等现象，损害了立体电影的声誉。
总而言之，立体电影的发展道路是不平坦的。它的新异性、立体感符合人们追求美好、崇尚新奇的心理，只要在技术上、艺术上不断改进和完善，立体电影的前景还是很广阔的。