eenvoudige op textuur gebaseerde skyboxen hadden ernstige nadelen. Ze konden niet worden geanimeerd, en alle objecten zouden even ver in het oneindige lijken. Vanaf de late jaren 1990 bouwden sommige game-ontwerpers kleine hoeveelheden 3D-geometrie om in de skybox te verschijnen om een betere illusie van diepte te creëren, naast een traditionele skybox voor objecten die ver weg zijn. Deze geconstrueerde skybox werd geplaatst op een onbereikbare locatie, meestal buiten de grenzen van het speelbare gedeelte van het niveau, om te voorkomen dat spelers de skybox aanraken.

in oudere versies van deze technologie, zoals die in het spel Unreal, was dit beperkt tot bewegingen in de lucht, zoals de bewegingen van wolken. Elementen kunnen worden veranderd van niveau naar niveau, zoals de posities van Stellaire objecten, of de kleur van de hemel, waardoor de illusie van de geleidelijke verandering van dag naar nacht. De skybox in dit spel zou nog steeds lijken te zijn oneindig ver weg, als de skybox, hoewel met 3D-geometrie, niet het uitzichtpunt te bewegen samen met de speler beweging door het niveau.

nieuwere motoren, zoals de Bronmotor, gaan verder met dit idee, waardoor de skybox mee kan gaan met de speler, zij het met een andere snelheid. Omdat diepte wordt waargenomen op de vergeleken beweging van objecten, waardoor de skybox langzamer beweegt dan het niveau zorgt ervoor dat de skybox ver weg lijkt, maar niet oneindig. Het is ook mogelijk, maar niet vereist, om 3D-geometrie op te nemen die de toegankelijke speelomgeving omringt, zoals onbereikbare gebouwen of Bergen. Ze zijn ontworpen en gemodelleerd op een kleinere schaal, meestal 1 / 16th, dan weergegeven door de motor veel groter lijken. Dit resulteert in minder CPU-vereisten dan wanneer ze op ware grootte werden weergegeven. Het effect wordt aangeduid als een “3D skybox”.

in het spel Half-Life 2 werd dit effect uitgebreid gebruikt in het tonen van de Citadel, een enorme structuur in het centrum van Stad 17. In de laatste hoofdstukken van het spel, de speler reist door de stad naar de Citadel, de skybox effect waardoor het groeien groter en groter progressief met de speler beweging, volledig lijkt te zijn een deel van het niveau. Als de speler de basis van de Citadel bereikt, wordt deze in twee stukken gebroken. Een klein onderste gedeelte is een deel van de hoofdkaart, terwijl het bovenste gedeelte in de 3D skybox staat. De twee secties zijn naadloos samengevoegd om te verschijnen als een enkele structuur.