Los skyboxes simples basados en texturas tenían graves desventajas. No podían ser animados, y todos los objetos aparecerían igualmente distantes en el infinito. A partir de finales de la década de 1990, algunos diseñadores de juegos construyeron pequeñas cantidades de geometría 3D para aparecer en el skybox para crear una mejor ilusión de profundidad, además de un skybox tradicional para objetos muy lejanos. Este skybox construido se colocó en un lugar inalcanzable, normalmente fuera de los límites de la parte jugable del nivel, para evitar que los jugadores tocaran el skybox.

En versiones anteriores de esta tecnología, como las presentadas en el juego Unreal, esto se limitaba a los movimientos en el cielo, como los movimientos de las nubes. Los elementos se pueden cambiar de nivel a nivel, como las posiciones de los objetos estelares o el color del cielo, dando la ilusión del cambio gradual del día a la noche. El skybox en este juego todavía parecería estar infinitamente lejos, ya que el skybox, aunque contiene geometría 3D, no movía el punto de observación junto con el movimiento del jugador a través del nivel.

Los motores más nuevos, como el motor Source, continúan con esta idea, permitiendo que el skybox se mueva junto con el jugador, aunque a una velocidad diferente. Debido a que la profundidad se percibe en el movimiento comparado de los objetos, hacer que el skybox se mueva más lento que el nivel hace que el skybox aparezca lejos, pero no infinitamente. También es posible, pero no obligatorio, incluir geometría 3D que rodee el entorno de juego accesible, como edificios o montañas inalcanzables. Están diseñados y modelados a una escala más pequeña, típicamente 1/16, luego renderizados por el motor para parecer mucho más grandes. Esto resulta en menos requisitos de CPU que si se renderizaran en tamaño completo. El efecto se conoce como un «skybox 3D».

En el juego Half-Life 2, este efecto se usó ampliamente para mostrar La Ciudadela, una enorme estructura en el centro de la Ciudad 17. En los capítulos finales del juego, el jugador viaja a través de la ciudad hacia la Ciudadela, el efecto skybox lo hace crecer progresivamente con el movimiento del jugador, apareciendo completamente como parte del nivel. Cuando el jugador llega a la base de la Ciudadela, se rompe en dos pedazos. Una pequeña sección inferior es una parte del mapa principal, mientras que la sección superior está en el skybox 3D. Las dos secciones se combinan a la perfección para aparecer como una sola estructura.