thumb|Sposób określania barwy piksela w śledzeniu promieni Algorytm śledzenia promieni wygląda następująco: Z punktu, w którym znajduje się obserwator, wyprowadzany jest promień pierwotny, który przecina rzutnię. Wyszukiwany jest najbliższy punkt przecięcia z obiektami znajdującymi się na scenie. Następnie dla każdego źródła światła zdefiniowanego na scenie wyznaczana jest jasność w tym punkcie, zgodnie z określonym modelem oświetlenia (np. Lamberta czy Phonga).Najczęściej także określa się cienie – w tym celu jest testowana widoczność źródła światła z danego punktu, tj. czy światło nie jest przesłaniane przez jakiś obiekt i jeśli nie – dopiero wtedy oblicza się jasność punktu dla tego źródła.
W algorytmie rekurencyjnym dodaje się jeszcze jeden warunek: Jeśli punkt przecięcia należy do obiektu odbijającego światło lub przezroczystego, wysyłane są z tego punktu promienie wtórne – odpowiednio, promień odbity lub promień załamany – i algorytm rekursywnie powtarza się od drugiego kroku (w większości programów można ograniczyć liczbę zejść rekurencyjnych). Kolor punktu wyznaczany jest, dopiero gdy znane są wyniki przetwarzania promieni wtórnych;