Um wirkliche Oberflächenunebenheiten zu erzeugen, ohne diese explizit modellieren zu müssen, dient das Displacment-Mapping. Bei diesem Verfahren wird nicht der Normalenvektor anhand einer Textur manipuliert, sondern es werden wirklich Oberflächenpunkte verschoben. Im einfachsten Fall erfolgt diese Verschiebung in Richtung der jeweiligen Normalen, und der Texturwert bestimmt als Gewichtsfaktor das Maß der Verschiebung. Die Textur lässt sich in diesem Fall als Höhenfeld interpretieren, die den Offset der Oberflächenverschiebung bestimmt.

Ein Displacement-Mapping baut auf die zugeordnete Geometrien auf. Je komplexer das 3d-Objekt aufgebaut ist, desto genauer wird die Oberfläche verformt. Beim Displacement-Mapping werden deshalb in einem Vorverarbeitungsschritt oder manuell vom Benutzer weitere Oberflächenpunkte eingefügt und diese aufgrund der Displacement-map verschoben. Displacement- Mapping ist besonders rechenintensiv und ist gegenüber dem Bump-Mapping die aufwändigere Alternative zur Oberflächengestaltung.

Die Abbildung verdeutlicht, dass beim Displacement-Mapping, im Gegensatz zum Bump-Mapping, die Geometrie des Körpers verändert wird.