OpenGL渲染管线具有一系列顺序处理阶段。两个图形信息数据，顶点数据与像素数据，在管线中被处理、组合，最终写入帧缓存。注意，OpenGL可以将处理过的数据送回到你的程序中。（参考灰色区域）
OpenGL管线
显示列表
显示列表是一组保存（编译）起来以便后面执行的OpenGL命令。所有数据，几何（顶点）与像素数据，都可以保存在显示列表中。由于命令与数据在显示列表中缓存起来，因此显示列表可以提高性能。当OpenGL程序在网络上执行时，你可以使用显示列表来降低网络中的数据传输。由于显示列表作为服务器状态的一部分且保存在服务器上，客户端只需向服务器发送一次命令与数据。（详细请查看显示列表。）
顶点操作
每个顶点与法向坐标通过GL_MODELVIEW矩阵进行变换（从模型坐标到观察坐标）传递。如果开启灯光，逐顶点像素光照计算被执行，转换顶点与法向数据。（详细介绍请查看变换）
图元装配
顶点操作之后，图元（点、线与多边形）通过投影矩阵再次转换，接着由视锥裁剪平面进行裁剪操作，从观察坐标到裁剪坐标。在此之后，执行除以w的透视除法，并且为了实现3D场景到窗口空间的映射，视口变换被应用。图元装配最后要做的是在裁剪功能开启时的裁剪测试操作。
像素传递操作
在像素从客户端内存中解包（读取）出来之后，就对这些数据执行缩放、偏移、映射与截取。这些操作称作像素传递操作。这些传递后的数据保存在纹理内存或直接光栅化到片段。
纹理内存
为了作用于几何对象，纹理图片被载入到纹理内存中。
光栅化
光栅化就是把几何数据与像素数据转化为片段的过程。片段是包含颜色、深度、线宽、点大小与反走样计算（GL_POINT_SMOOTH、GL_LINE_SMOOTH、GL_POLYGON_SMOOTH）的矩形列表。如果着色模式为GL_FILL，多边形区域的内部像素（区域）将在此阶段填充。每个片段对应帧缓存中的一个像素。
片段操作
它是将片段转化到帧缓存中像素的最后阶段。该阶段首先要做的工作是纹理生成；每个纹理单元从纹理内存中产生且作用于单个片段。接着，进行雾计算。再次之后，依次进行多个帧测试：裁剪测试=>Alpha测试=>模板测试=>深度测试。
最后，执行混合、抖动、逻辑操作与根据位掩码的屏蔽操作，最终实现的像素数据保存在帧缓存中。
反馈
OpenGL通过glGet*()与glIsEnabled()命令返回大多数状态与信息。此外，可以使用glReadPixels()从帧缓存中读取矩形区域像素数据，以及可以通过glRenderMode(GL_FEEDBACLK)获取完整的装换后的顶点数据。glCopyPixels()并不返回像素数据到指定系统内存中，而直接复制到另一个帧缓存，如从前缓存复制到后缓存。