Z-буфер представляет собой двумерный массив, каждый элемент которого соответствует пикселу на экране. Когда видеокарта отрисовывает пиксел, его удалённость просчитывается и записывается в ячейку Z-буфера. Если пикселы двух рисуемых объектов перекрываются, то их значения глубины сравниваются, и рисуется тот, который ближе, а его значение удалённости сохраняется в буфер. Получаемое при этом графическое изображение носит название Z-depth карта.
Разрядность буфера глубины оказывает сильное влияние на качество отрисовки: использование 16-битного буфера может привести к геометрическим искажениям, например, эффекту «борьбы», если два объекта находятся близко друг к другу. 24, 32-разрядные буферы хорошо справляются со своей задачей. 8-битные почти никогда не используются из-за низкой точности.
Обычно изобретателем Z-буфера считают Эдвина Катмулла, ныне президента компании Pixar, хотя эту идею описал ещё Вольфганг Штрассер в своей диссертации (1974).
