光線追蹤是一種渲染技術，它可以通過渲染具有準確物理屬性的反射、折射、陰影和間接照明來真實模擬場景照明效果和場景物體，讓計算機生成的圖像捕捉的陰影、反射和折射效果能夠以假亂真，與真實世界的照片或視頻很難區分開來。
光線追蹤的基本過程是追蹤光線從觀者的眼睛穿過虛擬 3D 場景的路徑來計算像素的顏色。光線在穿過場景時可能會從一個物體反射到另一個物體（引起反射）、被物體阻擋（引起陰影）、或穿過透明或半透明物體（模擬半透明或電介質，如玻璃或水），這些交互結合起來產生屏幕上所顯示像素的最終顏色。
相比傳統的光柵化渲染方式，光線追蹤能夠生成更為逼真的圖像。傳統光柵化使用基于三角形或多邊形網格創建的對象來構建物體的 3D 模型，然后將 3D 模型的每個三角形轉換成 2D 圖像平面上的像素，在為光柵化管線添加逼真的光照效果時會使復雜性提升，可能需要通過剪切或處理掉不可見的物體面，或進行估計，這可能會影響整體的逼真感，例如出現鋸齒和漏光問題，而屏幕空間反射只能反射屏幕上顯示的物體等。
光線追蹤技術多年來一直廣泛應用于電影特效領域，用于將計算機技術生成的效果與相機所拍圖像進行無縫融合，打造極為逼真的畫面特效。隨著 GPU 的并行計算能力日益提升，主流的渲染器以及游戲大作等也紛紛支持光線追蹤。例如，英偉達早在幾年前就推出了 NVIDIA RTX 實時光線追蹤技術，構建了視覺計算平臺并不斷完善其生態系統。
要體驗光線追蹤技術，通常需要滿足以下條件：

1. 顯卡支持實時光線追蹤技術，如 NVIDIA 發布的 RTX 20 系、30 系顯卡等；
2. 游戲加入光線追蹤支持，目前有多款熱門游戲支持該技術；
3. 系統支持，如微軟將 RTX 技術和光線追蹤集成在最新 Win10 的 DX12 開發包中。