Wir nehmen mit unseren 2 Augen die Welt immer aus zwei Blickwinkeln heraus auf - das nennt man Stereosehen. Aus diesen zwei zweidimensionalen Bildern "rechnet" unser Gehirn sich die Tiefeninformation (die "dritte Dimension") aus. Für das 3D-Kino wird - wie schon AnnaLena schreibt - die Szene mit zwei Objektiven aus zwei verschiedenen Winkeln aufgenommen - genau wie das unsere Augen machen. Wie man das Ganze dann auf die Leinwand und wieder in unsere Augen bekommt, dafür gibt es verschiedene technische Lösungen.
Holografie ist etwas schwieriger, siehe auch Wikipedia. Es wird die Tiefeninformation des Objektes mit Hilfe der Phase der Lichtwelle gespeichert. Die Phase spielt in der normalen Fotografie keine Rolle, nur die Intensität und die Farbe. Die Phase kann durch Interferenz mit einer Referenzwelle wiederum in Hell/dunkel-Information übertragen werden. Dafür braucht man eine kohärente Lichtquelle (zB. Laser). So weit ich weiß, ist das für Kinoaufzeichnungen nicht geeignet.