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人们普遍认为，增强现实技术的出现源于虚拟现实技术的发展，但二者之间存在明显的区别。具体来看，虚拟现实技术的核心在于打造一个集视、听、触、嗅等感官手段为一体的虚拟世界，是独立存在于现实世界之外的；而增强现实技术是将用户的真实世界加入虚拟物体，在真实世界的基础上加入了计算机模拟的三维模型。增强现实技术的出现符合当今设计从“适应机器”到“以人为本”的转变潮流。
增强现实技术将真实世界与虚拟影像技术进行有效的结合，大大提升了用户对现实世界的感知体验。要实现完整的虚拟现实系统需要识别与跟踪技术、显示技术和虚拟物体生成技术等共同支撑。AR技术可分为识别与跟踪技术、显示技术、空间增强显示技术及虚拟模型生成技术。
识别与跟踪技术。增强现实技术在分析过程中，需要处理真实世界中的实物信息并加以比对，在正确的位置建立虚拟模型。目前大多数增强现实识别以目标图片为基础。在实际处理过程中，真实场景由摄像机获取，编译成字符串信息，然后通过图像处理技术识别目标图片。识别目标图片后，以坐标为参考，结合全球定位系统，计算机分析并确定三维模型在真实世界中所在的位置及数字模板的方向，将标记中的识别符号与预设的数字模板图像进行比较，提供三维虚拟物体的基本信息，最后将三维模型正确生成在目标图片之上。增强现实技术中最大的挑战是跟踪识别和确定坐标问题。
在实际场景中，由于环境的复杂性，增强现实手段在这些环境中的效果远远低于实验室中的理想测验。在真实世界往往会出现遮挡、摇晃、光线不足等问题，这些对于增强现实技术是很大的挑战。
显示技术。显示技术主要依靠电子媒介将资源可视化展示到用户面前，通过自发光屏幕创建良好的增强现实环境，目前主要使用的显示技术有移动数字终端、全息投影以及可穿戴显示设备三种。移动智能终端使用相应的增强现实软件就可以实时查看真实场景并显示叠加的数字图像。与此同时，平板电脑的功能越来越丰富，大屏时代正在来临，并且变得越来越流行。通过标记物进行增强现实识别是最普遍的方法。通常使用一张具有特定意义的图片。用户将移动终端的摄像头对准该图片，可以读取存储在图片中的信息，并在显示屏上呈现出三维虚拟物体和其他视听语言。
空间增强显示技术。不同于普通增强现实系统，它不仅可以面向单个用户，还可面向多个用户，并与周围环境相融合，如全息投影等视频投影技术，能够直接在真实世界中实时展示虚拟模型或数字信息。此类技术适用于大型博物馆或科技馆，可以为大型用户群提供直接显示的增强现实信息。
可穿戴显示设备是目前比较流行的、正处于开发最后阶段的增强现实设备，例如谷歌公司展示过的Google Glass。可穿戴显示设备具有两个小型显示器，一般还具有内置摄像头，允许用户更自然地体验增强现实场景，并且可以为用户提供更宽阔的视野，为用户提供更逼真的临场体验。
虚拟模型生成技术。在应用增强现实技术时，虚拟模型生成技术将虚拟世界中的内容与现实世界相结合，可以充分体现虚拟对象在真实世界中的真实感，动态增强现实模型，在全方位、具体化地显示对象的基础上进行研究和开发。自然交互是虚拟对象在生成过程中的重要技术内容之一，交互方式的加入使得虚拟物体在屏幕中显得更为生动，对虚拟物进行指尖触控、声音识别等互动方式可有效地辅助增强现实技术，能够更好地传播信息，可以使用户在与虚拟物进行互动时，更加有效地提取有效信息，呈现物体变化过程。
AR使用手段可分为两类，第一类是基于计算机视觉的AR技术。使用计算机视觉来建立现实世界和屏幕之间的映射，在计算机上制作的3D模型或图片能够依附在现实世界的物体上或展现在屏幕上。
其核心是在实际场景中寻找平稳的平面，然后将真实场景中的平面投影到二维的LED屏幕中，然后建立用户想要在平面上呈现的图形，其中分为两个技术类别：基于标记的AR技术（Marker－Based AR）和无标记的AR技术（Marker－Less AR）。
基于标记的AR技术需要一个事先制作的标记物体，将标记物体放置在现实世界中的一个位置上，然后通过相机姿势估计识别和评估标记，确定位置。中心为原点的坐标系称为模板坐标系（Marker Coordinates），从模板坐标系到实际屏幕坐标系的转换需要旋转成摄像机坐标系（Camera Coordinates），然后从摄像机坐标系映射到屏幕坐标系，进行变换，建立模板坐标系和屏幕坐标系的映射关系，坐标变换完成后就可以实现基本的增强现实效果。在实际编码中，所有上述变换都是矩阵。在线性代数中，矩阵表示变换，线性变换就是矩阵乘以坐标。对于平移非线性变换，齐次坐标用于矩阵运算。矩阵C是摄像机的内部参数矩阵，同时矩阵Tm是摄像机的外部参数矩阵。C通过摄像机校准预先获得，Tm未知。Tm必须基于屏幕坐标（xc，yc）和预定义的目标图片坐标系及C。使用OpenGL绘图时，Tm矩阵以GL＿ MODELVIEW模式加载Tm以进行图形显示。
无标记的AR技术的基本原理与基于标记的AR技术相同，这两种技术的不同点在于无标记AR技术通常使用任何具有足够特征点的物体作为平面基准，它不需要标记图片的加持。其原理是通过SURF、ORB、FERN等算法提取平面基准的特征点。用户使用手机摄像头扫描周围物体，计算每个部分的特征点数目，如果与模板物体的特征点匹配重合到一定数量时，则认为扫描到平面基准，然后Tm按照特征点数进行计算，最后进行图形绘制。
第二类是基于地理位置信息的AR技术，通过移动终端中全球定位系统获取用户的地理位置，从谷歌地图等资源包中获取用户周围的建筑物信息，将系统预设的三维模型和数字信息按照位置摆放在用户周围，之后的坐标变换等原理与基于标记的AR技术类似，风靡全球的“精灵宝可梦Go”就是典型例子。这种AR技术用户体验比基于计算机视觉的AR技术更好，而且由于不用实时识别标记姿态和计算特征点，性能方面更优秀，因此可以更好地应用到移动设备上。
VR是集视、听、触、嗅觉为一体的仿真技术的交互式虚拟现实技术，整个系统涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术和人工智能等领域。用户使用数据头盔、手套、衣服等设备与计算机虚拟空间进行交互，感受与真实世界极其相似的交互体验。虚拟现实技术通过计算机技术的数据产生电子信号，与输出设备相结合，转化为人们现实生活可以看到的或肉眼所看不到的物体。
虚拟现实技术可以使用户在虚拟现实世界中体验最真实的感受，犹如身临其境。同时，虚拟现实具有人类所拥有的感知功能，还具有超强的仿真系统，人在操作过程中，可以随意操作并且得到环境最真实的反馈，真正地体现了人机交互。虚拟现实技术可以实现想象的场景，实现交互式体验，具有极强的沉浸感的特点。
实现想象的场景。虚拟设计系统中可通过语音控制系统、数据手套等设备进行控制，凭借虚拟现实的环境，根据所获取的多种信息和自身在系统中的行为，通过逻辑判断、推理和联想等思维过程，随着系统运行状态变化进行想象。合适的应用对象加上虚拟现实的创意和想象力，可以大幅度提高生产效率和提升产品的开发质量。
实现交互式体验。虚拟现实的一大优势在于其具有良好的交互界面，用户在对虚拟现实中的对象进行触碰等操作时可以得到及时的反馈，这主要借助于专用设备（如数据头盔显示器、数据手套等）产生反馈，以如同在真实世界中一样的手势、身体姿势、语言等动作，操作虚拟现实中的对象。
具有极强的沉浸感。指用户作为主角存在于虚拟现实中的真实程度，这是虚拟现实技术最主要的特征。影像沉浸感主要包括感知性、自主性、三维图形中的深度信息、画面的视野、实现跟踪的时间或空间响应以及交互设备的约束程度等，可以使用户身临其境地感受与体验产品。“Tilt Brush”是谷歌开发的一款具有沉浸感的VR绘画应用。通过头戴VR显示器，配合手柄，玩家可以在 3D的立体空间中自由地作画，将绘画创作空间从 2D转成 3D，突破现实空间的限制，可以在空气中直接创作任何想要的 3D图像。
动画电影《美女和野兽》《小美人鱼》的迪士尼动画师格兰·基恩，曾经这样描述VR绘画：“透过能够在虚拟空间创作的工具，戴上头罩，宛若走入画纸之中。
创作时，东南西北所有方向都为我敞开，感觉不再是在作画，像是在快乐地跳舞。它可以赋予画像真实的大小与身形，画出来的美人鱼完全符合我的想象，即使摘下头罩，我仍感觉她真实存在。”
艺术家们将艺术和技术相互融合促使其产生多维度、沉浸感的艺术表现形式。如“沙中房间”是由美国传奇音乐家萝瑞·安德森（Laurie Anderson）及中国台湾新媒体艺术家黄心健共同创作的VR互动作品。作品巧妙地将艺术和技术结合起来，由八个独特的房间构成，挑战观众对既有时间、空间与感官的认知，让观众透过影像化的VR穿戴装置，飞梭在由文字、图像、符号、声音与记忆所构成的无限空间中。