随着计算机图形学技术的不断进步，计算机在动画制作中发挥着越来越大的作用，如今已形成完整的计算机动画技术，它集计算机图形、摄影、美术、音乐、编导、剪辑为一体，为动画的制作提供了现代化的手段，使动画真正步入了全数字化时代。
　　计算机动画的研究始于20世纪60年代，当时人们的精力主要放在二维动画上（即平面动画）。动画制作主要使用编程语言来实现，技术性相当强，只能由计算机专业人员来制作。20世纪70年代，人们研制出了交互式二维动画系统，这种系统直观、便捷、易于操作，无须掌握太多的计算机知识，就能方便地使用这种系统。20世纪80年代以来，二维计算机动画得到了进一步的发展，这一时期利用计算机模拟制作传统的赛尔动画片（Cel-animation，即手绘动画或者赛璐珞动画），从而辅助传统卡通片的制作。三维计算机动画系统的研究始于20世纪70年代。它的发展和二维计算机动画类似，也是由最初的动画语言描述进化而来。计算机图形图像技术的进展，特别是三维建模与绘制技术的发展，使计算机动画能够产生非常逼真的视觉效果。高速图形处理器及超级图形工作站的出现使三维计算机动画获得了迅速的发展。随着计算机软硬件，特别是PC技术的不断进步，一方面，原来只能运行在专业图形工作站上的高档3D软件被移植到了普通的PC上，如Maya、Softimage、Houdini等；另一方面，产生了3ds Max一类的PC动画制作软件，从而实现了计算机三维动画技术的推广与普及。
　　计算机动画在现阶段主要应用在电影业、电视片头和广告、科学计算和工业设计、模拟仿真、教育和娱乐以及虚拟现实与Web3D等领域。
1.电影业
　　计算机动画应用最早、发展最快的领域是电影业。虽然电影生产中仍采用人工制作的模型或传统动画实现特技效果，但是计算机技术正在逐渐替代它们。开始的时候，计算机生成动画需要耗费大量时间在计算机内部建立模型，一旦模型在计算机内生成，就为修改、变形、运动提供了极大的便利。
计算机动画技术非常适合于科幻片的制作。由于采用了计算机动画技术，影片《终结者（续集）》（Terminator Ⅱ）产生了爆炸性的效果。该片获得了当时世界上最高的票房收入。片中大量采用了变形技术，这是很多其他特技制作方法如形象逼真的泥塑动画或运动控制动画做不到的，而且大多数其他技术会耗费很多的时间。
　　另一部电影 《侏罗纪公园》（Jurassic Park）也引起了轰动。这部影片将一亿四千万年前的恐龙复活，并同现代人的情景合成在一起，构成了鲜活童话般的画面。在这部电影里一共出现了7种不同的恐龙，这些恐龙一部分采用传统模型，一部分是用计算机三维动画技术制作而成的，获得了仅用传统模型所达不到的效果。例如，一群恐龙在原野上奔跑，由远而近地追逐惊恐逃跑的博士。电影里的另一个镜头是在一个暴风雨的晚上，高压电围网断电，众恐龙破网而出，在公路上袭击汽车。这些特效是难以用传统模型和技术实现的。

2.电视片头与影视广告
　　1990年播出的用计算机动画技术制作的“亚运会”宣传片片头，使我国广大观众第一次享受到崭新的视觉效果。目前在电视节目中使用计算机动画技术最多的是广告片。计算机动画能产生精美神奇的视觉效果，给电视广告增添了一种奇妙无比、超越现实的夸张浪漫色彩，既让人感受到计算机建模及表现能力的惊人之处，又使人自然地接受了商品的推销意图。当然，最重要的还在于创意，只要人们的头脑想得出，就可以用计算机图形技术去实现。
3.科学计算可视化和工业设计
　　利用计算机动画技术，可将科学计算过程以及计算结果转换为几何图形及图像信息在屏幕上显示出来，以便观察分析和交互处理，这就是“科学计算可视化”。计算机动画已成为发现和理解科学计算过程中各种现象的有力工具。在一些复杂的科学研究和工程设计中，如航空航天、大型工程等，资金投入巨大，一旦有失误，所造成的损失往往是难以弥补的。利用计算机动画技术进行模拟分析，可以达到设计可靠的目的。
　　计算机动画在工业设计方面也越来越受重视。原有的计算机设计主要是降低人们的脑力和体力劳动强度，如绘图和计算等。而采用计算机动画的设计方式则为设计人员提供了一个崭新的电子虚拟设计环境。借此环境可以使人们将产品的风格、可制造性、功能仿真、力学分析、性能实验、人机交互以及最终产品形态在屏幕上展示出来，以便从不同的视角考察它。同时，还可以改变光照条件，调整反射、折射等各种因素，进行各种角度的外观视觉观察。如果产品很大、很复杂，还可以透视到产品内部去观察结构和细节。
4.模拟、教育和娱乐
　　计算机动画第一个用于模拟的商品是飞行模拟器。这种飞行模拟器在室内就能训练飞行员，模拟起飞、飞行和着陆。飞行员在模拟器里操纵各种手柄，观察各种仪器，透过模拟的飞机舷窗就能看到机场跑道、地平线以及其他在真正飞行时看到的场景。
计算机动画在教育方面有着广阔的应用前景。有些基本概念、原理和方法需要给学习者感性的认识，在实际教学中有可能无法用实物来演示。这时借助计算机动画把各种表面现象和实际内容进行直观演示和形象教学，大到宇宙演化，小到基因结构，无论是化学反应还是物理定律，使用计算机动画都可以生动、逼真地展现出来。
　　计算机动画在网络游戏、文化娱乐等方面也有着广泛的应用。基于PC的三维视频游戏不断增加和发展，其制作也离不开计算机三维动画技术。
5.虚拟现实和Web3D
　　虚拟现实是利用计算机动画技术模拟产生的一个三维空间的虚拟环境系统。借助系统提供的视觉、听觉甚至触觉的设备，人们可以置身于这个虚拟环境中随心所欲地漫游，就像在现实世界中一样。
　　因特网（Internet）把全世界的信息融合在了一起，它的出现改变了人类的生存方式。人们在原来以HTML为核心的Web基础上，引入以VRML（Virtual Reality Modeling Language）等技术为核心的三维全新用户界面，从而使Web3D技术得以进一步发展，使用户能够用浏览器在网上漫游各种三维场景。近年来从VRML发展而来的采用XML表述的X3D技术整合Java、流媒体等先进技术，为人们提供了更强大、更高效的三维动画计算能力、绘制质量和传输速度，对数据流强大的控制力，以及多种多样的交互形式。