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HMDs sind die klassischen VR-Bildausgabegeräte, deren Geschichte bis zu den Erfindungen Ivan Sutherlands zurückreicht, der ein solches erstmals im Jahr 1968 konzipierte.

Ein HMD wird ein Helm, bzw. wie eine übergroße Brille getragen (s. Bild). wenige Zentimeter vor jedem Auge liegt dann ein kleiner LCD-Bildschirm, auf den Stereobilder ausgegeben werden können. Durch getrennte Videoeingänge wird hier problemlose Eingabe von Stereo-Signalen ermöglicht. Typischerweise produziert ein HMD eine deutlich kleinere Auflösung, als ein Monitor in einer üblichen Desktop-Auflösung bietet. Das ist ein bedeutender Nachteil der HMDs, denn vor allem im Hinblick auf das gewünschte größere Sichtfeld der HMDs, verglichen mit dem Monitor, wäre das Gegenteil angebrachter. Auch das gebotene Sichtfeld von horizontal 30°-60° bleibt noch weit entfernt von den über 180°, die das menschliche Auge bietet. Gängige Fabrikate bieten Auflösungen von 263x230 Pixel (VFX-1, i-glasses 3D, CyberEye), 640x480 Pixel (ProView, MRG 3vga) oder 800x600 Pixel (hi-Res900, Glasstron LDI, i-glasses SVGA 3D) pro Display. Auflösung und Preis der HMDs hängen ab von der Verfügbarkeit von Miniatur-LCD-Displays, oder anderer Miniaturdisplays, wobei die aktuellen Preise bei Auflösungen größer als 800x600 Pixel pro Display rapide in die Höhe schnellen. [LERE03]

Natürlich bietet ein HMD zunächst nur für einen Anwender optische Immersion, und auch wenn mehrere mit HMDs ausgestattete Anwender zusammenarbeiten, verlieren sie den Sichtkontakt zueinander und können sich nur noch über Avatars Sehen. Einen Lösungsansatz für das Problem, dass die Sicht auf die reale Umgebung verloren geht, bieten Durchsicht-HMDs, welche die VR-Ausgabe der normalen Sicht überlagern. [LERE03]

HMDs erfordern ein besonders präzises und schnelles Head-Tracking (kap. Eingabegeräte), denn anders als bei feststehenden Bildschirmen ändert sich der auf den Displays gezeigte Ausschnitt der 3D-Welt nicht nur bei Translationsbewegungen des Kopfes, sondern auch bei jeder Drehung des Kopfes. Die Hauptursache für häufige Übelkeitsbeschwerden bei Anwendern von HMDs liegt daher in den Verzögerungen des Head-Tracking, wie sie im Zehntelsekundenbereich bei den gängigen elektromagnetischen Trecking-Systemen stets auftreten. Weiterhin wird das Gewicht der HMDs vor allem bei längerem Gebrauch oft als unangenehm empfunden. [LERE03]