3D人脸识别技术是未来的另外一个方向。到目前为止所讨论的范畴限定在2D图像上。人脸实质上是一个立体模型，而2D人脸识别容易受到姿态、光照、表情等因素影响，是因为2D图像本身有一个缺陷，无法很好地表示深度信息。如果说深度学习是从人的认知角度来理解人脸识别，那么3D技术就是从现实模型来反映人脸识别。
目前关于3D人脸识别方向的算法研究并没有2D人脸识别技术那么丰富和深入。许多因素限制了这项技术的发展提升。首先，3D人脸识别往往需要特定的采集设备，如3D摄像机、红外双目或双目摄像机。目前这类采集设备价格还比较昂贵，技术还不能普遍应用，场景比较特定。其次，3D建模过程需要的计算量较大，对硬件要求较高，也限制了目前的应用。第三，3D人脸识别数据库比较稀少，研究者缺少训练样本和测试样本，无法开展更深入的理论研究。相信随着未来芯片技术和传感器的发展，当计算能力不再受到制约，3D采集设备成本大幅下降的时候，3D人脸识别将取得重要的突破。
