Als 3D-Ultraschall, auch 3D-Sonografie genannt, wird die um eine Dimension erweiterte zweidimensionale Darstellung bei Ultraschall-Untersuchungen im Rahmen der Pränataldiagnostik in der Schwangerschaft bezeichnet.

Die dreidimensionale Betrachtung (3D) ermöglicht eine räumliche Darstellung des ungeborenen Kindes bzw. einzelner Organe und Körperpartien. Der 3D-Ultraschall ist eine besondere Methode der Ultraschall-Untersuchung und unterscheidet sich für die Schwangere vom Ablauf her nicht von anderen Ultraschall-Untersuchungen.
Bereits mit dem Feinultraschall oder dem üblichen Ultraschall festgestellte oder vermutete körperliche Besonderheiten (z.B. Herzfehler, Gesichts-Spalten sowie Formen von Neuralrohrfehlbildungen wie Spina bifida oder Anencephalie) können oft deutlicher mit dem 3D-Ultraschall gesehen und dementsprechend oft in ihrer Ausprägung und Behandelbarkeit besser eingeschätzt werden.

Chromosomale Besonderheiten (z.B. Down-Syndrom, Edwards-Syndrom, Pätau-Syndrom) können nicht diagnostiziert werden. Lediglich bestimmte körperliche Auffälligkeiten können Hinweise auf eine Chromosomenbesonderheit geben, sodass eine Amniozentese zur Diagnostik in Erwägung gezogen werden kann.

Die günstigsten Zeiträume für 3D-Aufnahmen sind die 12. bis 16. Schwangerschaftswoche (für Bilder vom ganzen Ungeborenen) und die 25. bis 33. Schwangerschaftswoche (für Detailbilder einzelner Organe und Körperpartien des Ungeborenen). Auch frühere und spätere Untersuchungszeitpunkte sind prinzipiell möglich.

Ein um die Dimension der Zeit erweitertes Verfahren des 3D-Ultraschalls ist der 4D-Ultraschall.

Die Methode des 3D-Ultraschalls, die eine räumliche Darstellung des ungeborenen Kindes bzw. einzelner Organe des Kindes erlaubt, wird um eine vierte Dimension, die Zeit, ergänzt. Dadurch entsteht am Ultraschallmonitor ein ständig aktualisiertes, dreidimensionales Bild, in dem sich die Kindsbewegungen in Realzeit (d.h. so gut wie ohne zeitliche Verzögerung) darstellen lassen.