Vnímání hloubky je schopnost vidět svět ve třech rozměrech a odhadovat vzdálenost objektů. Převádí ploché obrazy na obou sítnicích do souvislého vjemu prostoru.

Binokulární signály se spoléhají na mírně odlišné pohledy, které každé oko dostává. Mozek vypočítává disparitu sítnice – rozdíl mezi dvěma obrazy – a tím získává přesné informace o hloubce blízkých objektů. Konvergence, tedy natočení očí dovnitř, poskytuje další signál zblízka. Monokulární signály fungují pouze s jedním okem a nabývají na významu při větších vzdálenostech: přispívá k tomu relativní velikost, interpozice, lineární perspektiva, gradient textury a paralaxa pohybu.

Kojenci projevují citlivost na hloubku během prvních několika měsíců života, jak dokazují experimenty s vizuálními útesy. Zkušenosti systém zdokonalují; lidé, kteří vyrůstají v prostředí s malým počtem pravých úhlů, mohou být méně náchylní k určitým perspektivním iluzím. Vnímání hloubky může být narušeno šilháním nebo ztrátou zraku na jednom oku, což nutí k většímu spoléhání se na monokulární informace.

Bez vnímání hloubky by svět zůstal plochou koláží. S ním se s jistotou pohybujeme, navigujeme a vyhýbáme překážkám.