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Mesa 3D renvoie à une bibliothèque graphique libre développée par Brian Paul, à partir d'août 1993, qui assure une implémentation générique d'OpenGL pour opérer des rendus graphiques tridimensionnels en temps réel, et ce sur de multiples plates-formes. Bien que Mesa 3D ne soit pas une implémentation certifiée d'OpenGL, les structures, syntaxe et sémantique de son API sont celles d'OpenGL.
En juillet 2007, Mesa 3D a été vitale pour une implémentation d'OpenGL complètement open source. Elle est principalement usagée par l'implémentation X.Org du système de fenêtrage X, qui l'utilise pour le rendu OpenGL pour les pilotes open-source DRI X.Org/OpenGL. X.Org fournit les fonctionnalités obligatoires à la majorité des applications graphiques fonctionnant sous les plates-formes de type Unix, comme GNU/Linux.
l'adoption du travail conçu sur Gallium3D, développé principalement par la société TungstenGraphics (rachetée par VMware) et initialement prévu pour remplacer Mesa 3D, a permis en juillet 2009, une mise à jour importante. Cette nouvelle version abrège le développement des pilotes graphiques en offrant un niveau d'abstraction unique sollicité par les pilotes graphiques et qui peut lui-même recourir à différents procédés d'accélération basés sur OpenGL, OpenGL ES, OpenCL1, OpenVG voire Direct3D (auquel Wine pourrait avoir recours). D'une manière générale, elle doit permettre une meilleure exploitation des capacités des processeurs graphiques actuels et peut fournir un procédé de décodage vidéo universel2. Enfin, Gallium3D rend possible l'utilisation du processeur graphique (GPU) pour des tâches de calcul, autrefois équipées pour le processeur central.
Sur l'architecture x86, Gallium3D est utilisée par les pilotes libres pour puces AMD et Nvidia. Par contre, Intel se réfère à Mesa pour les pilotes libres de ses puces graphiques. Du code assembleur pour l'accroissement des calculs via SIMD x86 et x86_64 (AMD64) sont également présents.
Sur l'architecture ARM, il n'y a pas de code assembleur pour l'accélération SIMD (neon), et seul freedreno, le pilote libre dédié aux processeurs graphiques Adreno de Qualcomm est intégré à la branche principale de développement.
Les concepteurs du pilote Lima, pour les GPU Mali d'ARM préfèrent conserver leur pilote en dehors de l'arborescence, en raison de ses mises à jour plus ordinaires, et que celui-ci soit compilé indépendamment.
Mesa 3D créait tout le rendu des graphismes 3D au niveau du processeur central (CPU), mais l'architecture de Mesa 3D s'est ouverte pour implémenter le rendu en accélération matérielle au niveau du processeur graphique (GPU) afin de décharger le processeur central de cette tâche. Un des premiers pilotes à supporter l'accélération matérielle a été le pilote 3dfx pour l'API Glide pour les cartes graphiques très populaires Voodoo I/II et autres. Tout le rendu était fait de manière indirecte dans le serveur X, ce qui n'était pas idéal en termes de vitesse de rendu.