Khả năng nhận biết chiều sâu là khả năng nhìn thế giới trong không gian ba chiều và đánh giá khoảng cách của các vật thể. Nó chuyển đổi những hình ảnh phẳng trên hai võng mạc thành một cảm giác không gian mạch lạc.

Các tín hiệu thị giác hai mắt dựa trên những hình ảnh hơi khác nhau mà mỗi mắt nhận được. Sự chênh lệch võng mạc—sự khác biệt giữa hai hình ảnh—được não bộ tính toán để tạo ra thông tin độ sâu chính xác cho các vật thể ở gần. Sự hội tụ, tức là sự hướng vào trong của mắt, cung cấp thêm một tín hiệu ở cự ly gần. Các tín hiệu thị giác một mắt chỉ hoạt động với một mắt và trở nên quan trọng hơn ở khoảng cách xa hơn: kích thước tương đối, sự chồng lấp, phối cảnh tuyến tính, độ dốc kết cấu và thị sai chuyển động đều góp phần vào điều này.

Trẻ sơ sinh thể hiện sự nhạy cảm với chiều sâu ngay trong vài tháng đầu đời, như đã được chứng minh qua các thí nghiệm về vách đá trực quan. Kinh nghiệm giúp hoàn thiện hệ thống này; những người lớn lên trong môi trường ít góc vuông có thể ít bị ảnh hưởng bởi một số ảo giác về phối cảnh. Khả năng nhận thức chiều sâu có thể bị gián đoạn do lác mắt hoặc mất thị lực ở một mắt, buộc phải dựa nhiều hơn vào thông tin từ một mắt.

Nếu không có khả năng nhận biết chiều sâu, thế giới sẽ chỉ là một bức tranh phẳng. Nhờ có khả năng này, chúng ta có thể với tới, định hướng và tránh chướng ngại vật một cách tự tin.