Во́ксел (в разговорной речи во́ксель, англ. Voxel — образовано из слов: объёмный (англ. volumetric) и пиксель (англ. pixel)) — элемент объёмного изображения, содержащий значение элемента растра в трёхмерном пространстве. Воксели являются аналогами двумерных пикселей для трёхмерного пространства. Воксельные модели часто используются для визуализации и анализа медицинской и научной информации.

В компьютерной графике воксели используются как альтернатива полигонам. Новички иногда ошибочно считают воксели заменой для физических пикселей (элементов матрицы дисплея). На самом деле под вокселом обычно понимается виртуальный элемент, соответствующий набору из шести прямоугольных полигонов. Всё в виртуальном мире — виртуальные пиксели, полигоны и воксели — должно быть спроецировано на пиксели физического экрана:

• Виртуальными пикселями «рисуют» плоские 2D модели объектов (спрайты) в 3D мире.
• Полигонами или 2D плоскостями как бы обволакивают пустое 3D пространство.
• Вокселами выкладывают объёмные модели объектов, которые имеют внутренности.

То есть в отличие от полигонов и пикселей, воксели — это истинный 3D кирпичик, а не 2D плоскость, которая «окружает» пустое 3D пространство.

Моделирование в виртуальных пикселях уже почти не встречается в производстве 3D графики. Сейчас при 3D моделировании объекты часто создают в основном только двумя способами:

1. либо с помощью плоских полигонов — тем самым будет создана полая модель без внутреннего наполнения, но для тех, кто наблюдает 3D, часто и не требуется знать, что, например, у 3D кошки внутри ничего нет. Для наблюдателя достаточно лишь хорошо сшитой из треугольных полигонов поверхности кошки.
2. либо с помощью объёмных кубиков — вокселей, которые полностью заполняют внутренности 3D модели, где каждый такой кубик несёт в себе информацию о том, чем он является, например, кожей, мышцами, костями и т.д.

Ввиду того, что полигональные модели пусты по своей природе, очень трудно моделировать их поведение в 3D мире. Например, если программисту нужно смоделировать поведение воды в 3D игре про пиратов, он сталкивается с проблемой: как смоделировать волны на поверхности воды? Как моделировать всплески воды, ведь вода в игре — это просто ковёр, сплетённый из треугольников голубого цвета, под этой плоскостью ничего нет, а между тем нужно показать пенящуюся и плескающуюся воду. То есть надо показать отделение частей воды друг от друга в виде пены и всплесков. Приходится вводить новые объекты в память компьютера, а управление этими дополнительными объектами требует большого искусства именно от программиста, а не от дизайнера.

Если же воду моделировать через воксели, то всё становится гораздо проще, ибо вся вода от поверхности океана и до дна состоит из «атомов», которые легко «отделяются» друг от друга естественным, с точки зрения программиста, путём.