Constamment en quête d’une transcription la plus fidèle possible de la réalité, la photographie s’est très tôt intéressée au rendu tridimensionnel.

Plusieurs procédés ont été mis au point, qui s’appuient sur la capacité physiologique de la vision binoculaire à donner l’impression du relief. Les collections du musée recèlent de nombreux exemples caractéristiques des différentes techniques de rendu du relief.
Parmi elles, les réseaux lignés et lenticulaires permettent de percevoir ce dernier sans l’aide d’un appareil ou de lunettes. Les multiples vues nécessaires à la restitution de l’effet de profondeur sont imbriquées derrière un réseau composé de lignes opaques et transparentes, ou de lentilles. Ce réseau est solidaire de l’image proprement dite.
Ces techniques sont notamment expérimentées et développées en France par Eugène Estanave dès 1904, puis par Maurice Bonnet qui en fait commerce dès 1937 grâce à sa société La Relièphographie .
Depuis leur invention, ces images spectaculaires sont couramment utilisées dans un cadre ludique ou publicitaire.

Une salle du musée s’attache par ailleurs plus particulièrement au procédé stéréoscopique.
S’appuyant sur les qualités didactiques des nouvelles technologies de l’image, plusieurs centaines de vues stéréoscopiques y sont visibles grâce à une projection spectaculaire en trois dimensions.

Les photographies stéréoscopiques sur verre ou sur carton, très en vogue depuis le Second Empire et jusque dans les années 1930, étaient à l’origine visionnées individuellement à l’aide d’un instrument d’optique (le stéréoscope) restituant l’effet de profondeur et de relief des images. Le musée propose quant à lui une installation interactive offrant la possibilité aux visiteurs munis de paires de lunettes polarisantes de choisir les thèmes qu’ils souhaitent explorer parmi des fonds particulièrement riches : la Première Guerre mondiale, les photographies de famille, la Bretagne, le monde en couleur, le Japon, etc.
À proximité de la projection, une vitrine rassemble différents modèles de stéréoscopes et de vues originales. Un film en trois dimensions décortique un Vérascope (appareil de prises de vues stéréoscopiques datant de 1893) et permet au spectateur de pénétrer dans l’appareil pour mieux en comprendre le fonctionnement.