Kolmiulotteinen (3D) laserleikkaus on kuin tavallinen laserleikkaus, paitsi että laser pystyy tunnistamaan alustan kaikki puolet eikä vain alustan kasvot. Toisin kuin kaksiulotteinen (2D) laserleikkaus, 3D-laserleikkaus pystyy normaalisti toimimaan kuution tai muun suuren alustan kanssa eikä vain tasaisen materiaalin kanssa. Alusta itsessään voi olla monenlaisia materiaaleja, kuten lasia, kristallia, metallia ja puuta. Muut leikkausmenetelmät voivat leikata vain materiaalin pintaan, mutta laser voidaan asettaa leikkaamaan materiaalin sisäpuoli, jota yleisimmin käytetään kiteen kanssa.
Yksi 3D -laserleikkauksen piirteistä on, että leikkauskone pystyy tunnistamaan alustan kaikki puolet. 2D -laserleikkurilla kone pystyy leikkaamaan ja tunnistamaan vain materiaalin kasvot. 3D -menetelmän avulla leikkuri voi mennä läpi ja leikata ja muotoilla alustan ladatun mallin tarpeen mukaan, mikä mahdollistaa koneen tehdä paljon monimutkaisempia muotoja ja projekteja.
Kaksiulotteiset laserleikkurit voivat tavallisesti leikata vain tasaiseksi materiaaliksi, mutta 3D-laserleikkaus voidaan tehdä paksuksi materiaaliksi, kuten kuutioksi tai palloksi. Aivan kuten kyky tunnistaa alustan kaikki puolet, tämä mahdollistaa koneen tehdä paljon monimutkaisempia leikkauksia verrattuna 2D -koneeseen. Samaan aikaan on olemassa halvempia 3D -laserleikkureita, joilla ei ole tätä kykyä.
3D -laserleikkauskoneella voidaan käyttää monia erilaisia materiaaleja, ja jokaisella materiaalilla on erilainen tarkoitus. Puusta voidaan muodostaa huonekaluja tai koriste -elementtejä, lasista ja kristallista muotoja ja metallista osia tai piirilevyjä (PCB). Tämä voidaan yleensä tehdä myös 2D -laserleikkureilla, koska laserit ovat yleensä monipuolisia leikkureita.
3D -laserleikkauksen ainutlaatuinen piirre on kyky ylittää alustan pinnan. Tämä mahdollistaa leikkurin leikkaamisen pinnan alle jättämättä naarmuja materiaalin pintaan. Tämä tehdään yleensä kristallista ja lasista, ja materiaalin keskelle on kaiverrettu 3D -kuva. Tähän voidaan käyttää myös puuta; joskus se tehdään ja sitten puu halkeaa auki paljastamaan sisäisen rakenteen, mutta tämä ei ole niin yleistä kuin kide.