Les skybox simples à base de texture présentaient de graves inconvénients. Ils ne pourraient pas être animés, et tous les objets apparaîtraient également éloignés à l’infini. À partir de la fin des années 1990, certains concepteurs de jeux ont construit de petites quantités de géométrie 3D pour apparaître dans la skybox afin de créer une meilleure illusion de profondeur, en plus d’une skybox traditionnelle pour les objets très éloignés. Cette skybox construite a été placée dans un endroit inaccessible, généralement en dehors des limites de la partie jouable du niveau, pour empêcher les joueurs de toucher la skybox.

Dans les anciennes versions de cette technologie, telles que celles présentées dans le jeu Unreal, cela se limitait aux mouvements dans le ciel, tels que les mouvements des nuages. Les éléments pouvaient être modifiés d’un niveau à l’autre, comme les positions des objets stellaires ou la couleur du ciel, donnant l’illusion du changement progressif du jour à la nuit. La skybox de ce jeu semble toujours être infiniment éloignée, car la skybox, bien que contenant une géométrie 3D, ne déplace pas le point de vue avec le mouvement du joueur à travers le niveau.

Les nouveaux moteurs, tels que le moteur Source, continuent sur cette idée, permettant à la skybox de se déplacer avec le joueur, bien qu’à une vitesse différente. Parce que la profondeur est perçue sur le mouvement comparé des objets, faire bouger la skybox plus lentement que le niveau fait apparaître la skybox loin, mais pas infiniment. Il est également possible, mais non obligatoire, d’inclure une géométrie 3D qui entourera l’environnement de jeu accessible, tel que des bâtiments inaccessibles ou des montagnes. Ils sont conçus et modélisés à plus petite échelle, généralement au 1 / 16e, puis rendus par le moteur pour apparaître beaucoup plus grands. Il en résulte moins de besoins en CPU que s’ils étaient rendus en taille réelle. L’effet est appelé « skybox 3D ».

Dans le jeu Half-Life 2, cet effet a été largement utilisé pour montrer La Citadelle, une énorme structure au centre de City 17. Dans les derniers chapitres du jeu, le joueur parcourt la ville en direction de la Citadelle, l’effet skybox la faisant grossir progressivement avec le mouvement du joueur, semblant complètement faire partie du niveau. Lorsque le joueur atteint la base de la Citadelle, celle-ci est brisée en deux morceaux. Une petite partie inférieure fait partie de la carte principale, tandis que la partie supérieure se trouve dans la skybox 3D. Les deux sections sont parfaitement mélangées pour apparaître comme une structure unique.