Los efectos ópticos, también llamados visuales o fotográficos, son los más antiguos. Pioneros como Georges Méliès, Segundo de Chomón, Willis O'Brien o Ray Harryhausen fueron los fundadores de esta clase de efectos. Ejemplos de este tipo de efectos son, por ejemplo:

  • La animación en volumen, conocida a través del anglicismo stop motion. Películas famosas en las que se utilizó esta técnica son, por ejemplo, King Kong (de 1933, con efectos especiales de Willis O'Brien) o Jasón y los argonautas (de 1963, con los efectos de Ray Harryhausen). A finales de los años 1970 Phil Tippett inventó para la película El Imperio contraataca una técnica avanzada de stop motion: el go motion.
  • La retroproyección o transparencia, técnica en la que actores reales son filmados simultáneamente a una proyección sobre una pantalla que se encuentra detrás de ellos. Esta técnica fue utilizada por ejemplo para rodar una escena de la película Con la muerte en los talones. En esa escena se ven planos en los que Cary Grant se tira al suelo mientras un avión se le echa encima para asesinarlo. El actor se tiraba al suelo de un decorado mientras detrás, sobre una pantalla de cine, se estaba proyectando el plano del avión acercándose frontalmente a toda velocidad.
  • Zoptic. La retroproyección permite que un actor o un objeto puedan verse delante de un plano proyectado contra una pantalla que se encuentra justo detrás. Sin embargo esto no permite que la cámara que está filmando el conjunto pueda moverse. En 1978, para la película Superman, Zoran Perisic ideó la técnica zoptic, que consiste en dotar al proyector de un zoom sincronizado con otro zoom, situado a su vez en la cámara que filma el plano. De este modo cuando la cámara se acerca a Superman mientras se supone que éste está en vuelo, el plano proyectado detrás (en el que puede verse desfilar el paisaje) aumenta de tamaño en la misma proporción, creando la ilusión de que la cámara está filmando a un hombre en su entorno inmediato y que éste está realmente volando.
  • La inserción croma, una técnica en la que se reemplaza el color de un plano por otro plano, fusionando ambos en un único plano. La técnica de rodaje sobre un fondo uniformemente azul o uniformemente verde se ha hecho muy popular y es hoy en día bastante conocida por el gran público.
  • La rotoscopia, una técnica en la que sobre una mesa transparente son proyectados simultáneamente dos planos mientras un animador pinta o dibuja un objeto sobre uno de los dos planos. Esta técnica, inventada por losestadounidenses Dave Fleischer y Max Fleischer en 1915, fue utilizada en 1977 para el brillo de los sables láser de la película La guerra de las galaxias.
  • Matte paintingAl matte painting también se le llama «técnica de la pintura sobre vidrio». En esta técnica se pinta un decorado sobre una placa de vidrio, dejando libre de pintura (y por tanto transparente) la zona del plano donde deberá verse a los actores. Cuando se proyecta la filmación de los actores detrás de la placa de vidrio la cámara puede filmar el conjunto, dando la sensación de que los actores están insertados en el decorado pintado. Cuanto más realista sea la pintura sobre vidrio mejor conseguida estará la sensación de realidad.
  • Técnica de la maqueta colgante, en la que se interpone una maqueta entre la cámara y un fondo verdadero, a menudo un decorado, lo que permite tener un fondo de tres dimensiones, efecto no conseguido por la pinturamatte, este tipo de recurso fue muy usado entre los años 30 y 60.
  • La filmación de maquetas con cámara en movimiento es una técnica denominada en inglés motion control photography. En este tipo de filmación es la cámara la que se mueve mientras la maqueta está fija e inmóvil. El primero en intentar poner a punto esta técnica fue el estadounidense John Whitney. Douglas Trumbull la utilizó para la película 2001: una odisea del espacio con resultados muy satisfactorios pero quien la llevó a su paroxismo fue John Dykstra, quien la perfeccionó en 1976 para la película La guerra de las galaxias (1977). Dykstra inventó una cámara a la que llamó Dykstraflex y que le permitía sincronizar la filmación de las maquetas de las naves espaciales con la memoria de un ordenador, de modo que la simultaneidad de los diferentes elementos que componen un único plano (el fondo estrellado del espacio, astros y planetas, otras naves y vehículos etc) podía ser lograda con mayor sincronización y realismo.