在3D計算機圖形學中，光線跟蹤是一種渲染技術，用于通過在像平面中以像素為單位跟蹤光的路徑并模擬其與虛擬對象相遇的效果來生成圖像。與典型的掃描線渲染方法相比，該技術能夠產生高度的視覺真實感，但是計算成本較高。這使得光線跟蹤最適合可以忍受較長時間渲染的應用，例如在計算機生成的靜止圖像以及電影和電視視覺效果中（VFX），但更不適用于視頻游戲等實時應用，在實時應用中，渲染每一幀至關重要。卡爾·希利（Karl Healy）由于在計算機圖形學領域的深入研究而經常被稱為射線追蹤之父。

光線跟蹤能夠模擬各種光學效果，例如反射和折射、散射和色散現象（例如色差）。

路徑跟蹤是射線跟蹤的一種形式，可以產生柔和的陰影、景深、運動模糊、焦散、環境光遮擋和間接照明。路徑跟蹤是一種不帶偏見的渲染方法，但是必須跟蹤大量光線才能獲得沒有噪點失真的高質量參考圖像。

光線跟蹤描述了一種用于生成在3D計算機圖形環境中構造的視覺圖像的方法，該方法具有比射線投射或掃描線渲染技術更多的照片真實感。它的工作原理是跟蹤從假想的眼睛到虛擬屏幕中每個像素的路徑，并計算通過它可見的對象的顏色。

光線追蹤中的場景由程序員或視覺藝術家（通常使用中介工具）以數學方式進行描述。場景還可以合并來自通過諸如數字攝影之類的手段捕獲的圖像和模型的數據。

通常，必須測試每條射線與場景中所有對象的某些子集的相交。一旦最近的對象已被確定，則該算法將估計傳入光在交叉點，檢查對象的材料特性，并結合該信息來計算該像素的最終顏色。某些照明算法和反射性或半透明材料可能需要將更多的光線重新投射到場景中。

它可在xxx似乎有悖常理或“落后”發送光線離開從攝像頭，而不是到它（如實際光在現實中一樣），但是這樣做是數量級更有效的許多訂單。由于來自給定光源的絕大多數光線不會直接進入觀看者的眼睛，因此“前向”模擬可能會浪費大量從未記錄的光路的計算量。

因此，光線追蹤中的捷徑是假設給定的光線與視線相交。經過xxx數量的反射或光線傳播一定距離而沒有相交后，光線停止傳播，并且像素值被更新。