Vertex-Shader (auch Vertexshader, Abk. VS) sind Programme, die in der Regel vom Grafikprozessor einer 3D-Grafikkarte im Verlauf der Grafikpipeline (in den sogenannten Shadereinheiten) ausgeführt werden. Häufig werden auch die Shadereinheiten selbst als Vertex-Shader bezeichnet.

Ein Vertex-Shader dient dazu, die Geometrie einer Szene zu manipulieren, indem die Vertices (Eckpunkte von dreidimensionalen Objekten) der Oberflächen verschoben werden. Dadurch lässt sich die Form von Objekten beeinflussen, was sich wiederum auch in ihrer Beleuchtung niederschlägt. Allerdings kann ein Vertex-Shader nur bestehende Geometrie verändern, er kann weder welche entfernen noch neue hinzufügen, hierfür ist der Geometry-Shader notwendig. Hinsichtlich des Funktionsumfangs ersetzt der Vertex-Shader somit das ältere Transform & Lighting (T&L), das wesentlich weniger flexibel ist.

Mit Hilfe von Vertex-Shadern sind Effekte wie Vertex Lighting, Terrain-/Objektdeformation, Wasserwellen oder Fischaugenobjektiv möglich. Da die meisten heutigen Grafikchips Shadereinheiten enthalten, die die Vertex-Shader ausführen, müssen diese Programme nicht auf der CPU des Systems laufen. Dadurch wird diese entlastet und kann für andere Aufgaben eingesetzt werden. In der Regel werden mehrere Shadereinheiten in GPUs verbaut, damit diese nicht zum Flaschenhals der Grafikpipeline werden.

Zusätzliche Informationen zur Verarbeitungskette gibt es im Artikel zu den Shadern.

Vertex-Shader werden in speziell dafür vorgesehenen Sprachen geschrieben (Assembler, Cg, GLSL, HLSL). Sofern der Grafikchip Vertex-Shadereinheiten besitzt, übersetzt der Grafikkartentreiber zur Laufzeit der 3D-Anwendung den Shader in einen für die Grafikkarte verständlichen Maschinencode, welcher dann in den Shadereinheiten ausgeführt wird. Bei Lowcost-Grafikchips werden die Vertex-Shadereinheiten aber häufig weggelassen, wodurch die Shader mit Hilfe der CPU berechnet werden müssen, was zumeist langsamer ist. Somit wird klar, dass Unterstützung für Vertex-Shader letztlich nur Treibersache ist und theoretisch für jede Grafikkarte angeboten werden könnte. Damit die Funktionalität der Vertex-Shader auch einheitlich von Anwendungen genutzt werden kann, bieten sowohl DirectX als auch OpenGL Schnittstellen für ihre Anwendung.

Im Laufe der Zeit haben Funktionsumfang und Leistungsfähigkeit der anfangs noch ziemlich einfachen Shadereinheiten stark zugenommen; heute ist ihre Programmierbarkeit so weit fortgeschritten, dass man mit ihnen viele Berechnungen erledigen kann, die bisher nur CPUs ausführen konnten, oftmals sogar wesentlich schneller. Hierbei entstanden gerade bei DirectX diverse Versionen der Vertex-Shader, die von verschiedenen Grafikchips unterschiedlich gut unterstützt werden. Seit OpenGL 2.0 sind die Vertex-Shader auch in OpenGL voll integriert (siehe hierzu auch OpenGL Shading Language (GLSL)).

Die folgende Tabelle zeigt eine Übersicht, welche Grafikkarten bzw. Grafikchips mit welcher DirectX-Version welche Vertex-Shader-Version unterstützen. Der Vollständigkeit halber ist auch T&L, der Vorläufer von Vertex-Shadern, mitaufgenommen. Hierbei ist zu beachten, dass Grafikchips in der Regel ältere Versionen ebenfalls unterstützen, so können beispielsweise Vertex-Shader-3.0-Chips auch mit Vertex-Shadern der Version 2.0 arbeiten (was allerdings weniger das Verdienst des Grafikchips als des Grafikkartentreibers ist).

Weil je nach Shaderversion der Funktionsumfang und die Programmierbarkeit stark unterschiedlich ausfallen kann, steht ein Entwickler prinzipiell vor der Wahl,

• ganz auf Vertex-Shader zu verzichten und alles mit Hilfe der CPU zu berechnen. Dieser Ansatz ist heute nicht mehr gängig, weil so gut wie jede heutige 3D-Anwendung ohnehin Leistungsvoraussetzungen stellt, die hinreichend schnelle Grafikkarten voraussetzt, welche aber wiederum so aktuell sind, dass sie bereits Vertex-Shadereinheiten enthalten.
• viele Vertex-Shader-Versionen zu unterstützen, indem er für jede zu unterstützende Version eigene, optimierte Shader schreibt (sogenannte Renderpfade). Hierbei werden alle Grafikkarten unterstützt, die mit den angepeilten Shaderversionen kompatibel sind.
• nur Vertex-Shader-Versionen ab einer bestimmten Version zu unterstützen.

• Shader
• Pixel-Shader
• Geometry-Shader
• Direct3D
• OpenGL

• Toymaker - Vertex Shaders. Drei Vertex-Shader-Beispiele
• GameDev - Terrain Geomorphing in the Vertex Shader