人形をコマ撮りして制作されるアニメーションのこと。基本的に2つの方法があり、少しずつ形状が異なる人形を多数用意し、コマ毎に置き換えながら撮影していくリプレイスメント方式と、1体の人形の関節などを少しずつ曲げながらアニメートしていくディスプレイスメント方式がある。

世界アニメーション映画史 Vol.20 ジョージ・パル
発売：コロムビアミュージックエンタテインメント
販売：株式会社紀伊國屋書店

リプレイスメント方式の場合、極端に誇張した表情描写などを描けるので、セルアニメと同等の扱いができる。また人形の材質に制限がないため、木やプラスチックなどの硬質な素材を選ぶことが可能だ。さらに歩行などの繰り返しパターンは、一連の動きの人形セットを用意してしまえば、単純に置き換えていくだけですみ、途中で失敗してもやり直しが容易だ。代表的作家としてパペトゥーン・シリーズのジョージ・パル（George Pal）がいる。

いっぽう、ディスプレイスメント方式では、基本的に金属の骨格の上に外皮をかぶせた構造の人形を使う。衣服で隠せるキャラクターやロボットなど、関節が見えても大丈夫な場合は硬質な材質も使用できるが、そうでない場合はラテックスやシリコンなどの柔らかい外皮が使われる。このため生物的にリアルな質感などが可能になり、実写の俳優と合成されるケースが多い。代表的作家として、『キング・コング（King Kong）』（1933年）のウィリス・H・オブライエン（Willis H. Obrien）や、彼の弟子であったレイ・ハリーハウゼン（Ray Harryhausen）などがいる。

レイ・ハリーハウゼン　コンプリート・コレクション
上：『シンドバッド7回目の航海』
© 1958,RENEWED 1986 COLUMBIA PICTURES INDUSTRIES, INC. ALL RIGHTS

下：『シンドバッド 虎の目大冒険』
© 1977 COLUMBIA PICTURES INDUSTRIES, INC. ALL RIGHTS RESERVED.

ディスプレイスメント方式の欠点は、カートゥーン的な誇張表現が不得手であることだ。また厳密なリップシンクも難しい。これを改善するために複合的な手法が考案された。それは人形の頭部のみを、表情変化や唇の動きに必要な分だけ大量につくり、ボディに装着するというものだ。古くは、旧ソ連のアレクサンドル・プトゥシコ（Aleksandr Ptushko）がてがけた『新ガリヴァー（Novyy Gulliver）』（1935年）の小人の描写にみることができ、膨大な数の人形を使った、2分間ものワンカット描写に驚かされる。

最近では『ナイトメアー・ビフォア・クリスマス(The Nightmare BeforeChristmas』（1993年)が同様の手法を用いて、みごとなリップシンクを実現させた。なお、同作の原案と製作を担当したティム・バートン（Tim Burton）は、『ティム・バートンのコープスブライド（Corpse Bride）』（2005年）において、ディスプレイスメント方式ながら人形の頭部に精密なメカを組み込むことによって、ギアの調整で微妙な表情が表せるまでになっている。