Die Lichtberechnung mit Raytracing, auch Monte Carlo Raytracing genannt, setzt nicht wie Radiosity und Photon Mapping bei den von den Lichtquellen ausgehenden Lichtstrahlen an. Stattdessen gehen Strahlen vom Augpunkt zum Modell und den Lichtquellen. Treffen die Strahlen vom Augpunkt auf eine Oberfläche, wird über weitere Strahlen geprüft, ob dieser Punkt Licht reflektiert oder Schatten erhält. Das Ergebnis zu diesem Punkt wird auf einer Bildebene als Pixel abgebildet. Je größer die Auflösung der Bildebene gewählt wird und je mehr reflektierende Oberflächen vorhanden sind, desto mehr Strahlen und damit Rechenaufwand erfordert die Simulation.
Der Vorteil von Raytracing liegt in der genauen Abbildung von Details und kleinsten Schatten. Da diese Methode von einer Bildebene abhängt, verlangt eine Veränderung des Standpunktes und der Blickrichtung eine neue Berechnung. Szenen mit sehr hohen Kontrastverhältnissen sind kritisch, da die zufälligen Strahlen zur Berechnung vom Auge ausgehen und Lichtöffnungen wie kleine Fenster auf einer großen Wand zunächst unberücksichtigt bleiben können.