Μια μονάδα επεξεργασίας γραφικών (GPU) είναι υλικό παρόμοιο με μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU), με τη διαφορά ότι είναι κατασκευασμένη αποκλειστικά για εικόνες και οποιαδήποτε λειτουργία εκτελείται από αυτήν είναι γνωστή ως επεξεργασία εικόνας GPU. Σε αντίθεση με την CPU και τους περισσότερους άλλους επεξεργαστές εικόνας, η επεξεργασία εικόνας GPU αντιμετωπίζει κάθε εικόνα ως τρισδιάστατη (3D) εικόνα, ακόμα κι αν η εικόνα είναι δισδιάστατη (2D). Οι σύνθετες εικόνες έχουν συχνά υφές και μια GPU μπορεί να φορτώσει πολλές υφές ταυτόχρονα. Για να έχετε το τέλειο χρώμα ανά pixel, μια GPU χρησιμοποιεί pixel shaders. Υπάρχουν πολλές εφαρμογές γραφικού σχεδιασμού που δίνουν τη δυνατότητα στους χρήστες να στρώνουν εικόνες, αλλά η GPU είναι βελτιστοποιημένη για να φορτώνει αυτές τις εικόνες.
Οι περισσότερες γλώσσες επεξεργασίας εικόνας και υλικό χωρίζουν τις εικόνες 2D και 3D, επειδή απαιτούνται συνήθως διαφορετικές τεχνικές απόδοσης και επεξεργασίας και για τα δύο. Με την επεξεργασία εικόνας GPU, τα πάντα αντιμετωπίζονται και φορτώνονται ως τρισδιάστατη εικόνα. Η GPU είναι κατασκευασμένη με τρόπο ώστε να αντιμετωπίζει τις εικόνες 3D ως εικόνες 2D με κλίμακα, γεγονός που παρουσιάζει ορισμένα πλεονεκτήματα. Αυτό αυξάνει την ταχύτητα φόρτωσης για εικόνες 3D, επειδή η GPU έχει ρυθμιστεί για να χειρίζεται πιο σύνθετες εικόνες και οι εικόνες 2D μπορούν να φορτωθούν γρήγορα επειδή η GPU είναι έτοιμη να φορτώσει τους πολλούς παράγοντες που απαιτούνται για αυτές τις εικόνες.
Οι υφές χρησιμοποιούνται σε πολλές εικόνες, ειδικά εκείνες που γίνονται από προγράμματα γραφιστικής. Αυτές οι υφές προσθέτουν επιπλέον λεπτομέρειες, αλλά απαιτούν επίσης περισσότερη μνήμη για να φορτωθούν σωστά. Η επεξεργασία εικόνας GPU είναι σε θέση να φορτώσει περίπου 16 υφές ή περισσότερες ταυτόχρονα, γεγονός που αυξάνει το πόσο γρήγορα φορτώνονται οι εικόνες με υφή και πόσο γρήγορα μπορούν να εφαρμοστούν οι υφές.
Κάθε εικονοστοιχείο σε μια εικόνα έχει το δικό του συγκεκριμένο χρώμα και απόχρωση και η αντιστοίχιση αυτών των πληροφοριών είναι σημαντική κατά τη φόρτωση μιας εικόνας γιατί, διαφορετικά, η εικόνα μπορεί να φορτωθεί εσφαλμένα. Για να διασφαλιστεί ότι αυτό γίνεται σωστά, η επεξεργασία εικόνας GPU χρησιμοποιεί pixel shaders. Συνήθως λειτουργούν πολλά shader ταυτόχρονα και το καθένα λέει στη GPU ακριβώς τι χρώμα και απόχρωση χρειάζεται για κάθε pixel.
Πολλά προγράμματα γραφικής σχεδίασης μπορούν να δημιουργήσουν εικόνες σε επίπεδα ή μια σύνθετη εικόνα που δημιουργείται από πολλές εικόνες τοποθετημένες η μία πάνω στην άλλη, αλλά μπορεί να υπάρχουν μερικά προβλήματα κατά τη δημιουργία αυτών των εικόνων εάν δεν υπάρχει GPU. Μια CPU δεν είναι βελτιστοποιημένη για φόρτωση γραφικών, επομένως αυτές οι εικόνες χρειάζονται συχνά πολύ χρόνο για να φορτωθούν και το πρόγραμμα γραφικού σχεδιασμού μπορεί ακόμη και να καθυστερήσει ή να χαλάσει κατά τη δημιουργία σύνθετων εικόνων. Με την επεξεργασία εικόνας GPU, αυτές οι εικόνες όχι μόνο φορτώνονται πιο γρήγορα, αλλά η GPU βελτιώνει την ανάμειξη εικόνων.