GPU-Rendering kann zwar eine leistungsstarke Lösung sein, wenn Artists schnelle Iterationen und schnelles Rendering benötigen, z. B. bei der Spieleentwicklung und der Vorschau von 3D-Animationen, es gibt jedoch auch zusätzliche Einschränkungen. Da GPUs in der Regel über weniger Arbeitsspeicher verfügen als CPUs, können sie instabil werden, wenn sie zugleich den Computerbildschirm und die Rendering-Software unterstützen müssen. Sie werden außerdem mit Treibern geliefert, die aktualisiert werden müssen, um einen stabilen Betrieb mit anderer Computerhardware aufrechtzuerhalten.
Doch es gibt auch andere Technologien, die die visuelle Qualität und Geschwindigkeit des GPU-Renderings erhöhen können. Die NVIDIA NVLink-Technologie kann beispielsweise eine Verbindung mit hoher Bandbreite zwischen mehreren GPUs oder zwischen einer GPU und einer CPU herstellen. Dadurch kann für große Rendering-Jobs mehr Arbeitsspeicher zur Verfügung gestellt werden, so dass das GPU-Rendering für datenintensive Szenen beschleunigt wird.
GPUs verarbeiten die Daten parallel. Je höher die Anzahl ihrer Prozessorkerne (etwa der CUDA-Kerne in NVIDIA-GPUs), desto mehr Aufgaben können sie gleichzeitig übernehmen, wie zum Beispiel die für das Rendering erforderliche Verarbeitung von Scheitelpunkten, Pixelschattierungen (Englisch), Geometrie- und Textur-Mapping-Daten.
Bestimmte moderne GPUs sind darüber hinaus für das Raytracing optimiert, wobei es sich um eine rechenintensive Rendering-Technik zum Erstellen fotorealistischer Beleuchtungseffekte handelt. Mit Raytracing können gerenderte Grafiken Lichtbrechungen durch transparente Objekte oder Wasser, Reflexionen, Schatten und anderes Lichtpfadverhalten realistisch simulieren.
