与传统3D渲染相比，VR渲染的主要挑战源于需要保持高性能、最大限度地减少延迟以及处理更高的计算需求。VR 需要以高帧率（通常为 90 Hz 或更高）渲染两个不同的视图（每只眼睛一个），以避免晕动症并确保沉浸感。这实际上使工作负载比为标准显示器渲染单个视图增加了一倍。此外，用户移动和视觉反馈之间的延迟必须保持在 20 毫秒以下，以防止不适。传统渲染可以容忍更高的延迟（例如游戏中的 30-60 FPS），并且不需要立体视图，这使得优化不那么关键。
一个主要的技术障碍是实现 VR 显示器所需的清晰度和视野 (FOV)。Meta Quest 2 等头戴式设备使用会扭曲渲染图像的透镜，要求开发者以高于显示器原生清晰度的分辨率渲染场景，以补偿这种失真。例如，具有每眼 1832x1920 显示器的头戴式设备可能需要以每眼 2208x2272 的分辨率渲染，使像素数量大约增加 1.4 倍。传统渲染避免了这种开销，因为平面屏幕不需要透镜失真校正。此外，VR 更宽的 FOV（通常为 100 多度）需要处理比非 VR 游戏典型 60 度 FOV 更多的几何图形和纹理，这给 GPU 内存和带宽带来了压力。
最后，VR 渲染面临独特的优化挑战。注视点渲染等技术可以在周边视觉区域降低细节，这对于性能至关重要，但需要眼球追踪硬件和软件集成。传统渲染很少使用此类方法。动态分辨率缩放技术在 VR 中也更复杂，因为突然的变化会破坏沉浸感。独立 VR 设备（例如 Quest 3）的散热和功耗限制进一步限制了渲染质量，迫使开发者在视觉保真度和电池续航之间取得平衡。相比之下，基于 PC 的传统渲染可以利用更高的功耗预算和散热系统。这些因素使得 VR 渲染成为一门需要定制解决方案的专业领域，超出了标准的 3D 渲染实践。