Kolmemõõtmelised pusled ehk 3D-mõistatused annavad tavapärasele puslevormingule mõned uued keerutused. Tavaliselt kujutavad need mõistatused mitmemõõtmelist disaini kolmel peamisel viisil. Ühe jaoks võib pusle toimida nagu 3D-film, kus puslepildi sügavuse suurendamiseks on vaja 3D-prille. Läätsekujuline 3D pusle saab liikumise kaudu mõõtmeid. Teised pusletegijad viivad 3D-mõistatused sõnasõnalisemale tasemele, kusjuures kogu pusle konstrueeritakse nii, et see on kujundatud nagu tegelik objekt.
Mõistatuste lahendamine on populaarne ajaviide nii täiskasvanutele kui ka lastele. Need keerulised tegevused hõlmavad traditsiooniliselt lameda, tavaliselt ruudukujulise papitüki kokkupanemist, mis on lõigatud erineva kujuga tükkideks. Graafika kaunistab neid tükke ja kui puslet kokku panna, tekib terviklik pilt. Kui pusle on 3D, on sellel kas pilt, mis näib olevat kolmemõõtmeline, või pusle endal on mõõde.
Tõelistel 3D-mõistatustel on sügavus, kuju ja mõõtmed, mis simuleerivad midagi tõelist. Näiteks turustavad paljud tootjad kuulsate hoonete mudelitena kujundatud mõistatusi, mis ehitamisel on sisuliselt miniatuursed versioonid nende tegelikest analoogidest. Erinevalt traditsioonilisemast puslest ehitatakse need pusletüübid tavaliselt algusest peale. Tükid on ka paksemad, tugevamad ja nurgelisema kujuga kui tavalised pusletükid. Teised kolmemõõtmeliste puslede koopia näited võivad hõlmata maakera mõistatusi ja loomade mõistatusi.
Läätsekujulistel pusledel ja graafikatel 3D pusledel on tavaliselt traditsiooniline tasapinnaline pusle struktuur, kuid tükid loovad 3D-pildi. Tavalised 3D-graafikamõistatused liidavad üksteise peale asetatud kujutised kokku viisil, mis loob spetsiaalsete 3D-vaatamisprillide kasutamisel sügavuse illusiooni. Lisaks võib pilte konstrueerida nii, et need näivad erineva nurga alt vaadates liikuvat. Seda tüüpi efekt võib tuleneda läätsekujulise läätse kasutamisest, mis hõlmab väikeste variatsioonidega kujutiste tegemist ja nende printimist kihtidena paberile või plastmaterjalidele. Stereoskoopiliste piltmõistatuste jaoks on vaja vaid väikest muutust kummagi silma vaatenurgas, et töödelda erinevat pilti ja tajuda sügavust, samas kui 3D-prindimõistatuste muutmine nõuab mõistatuse vaatenurkade olulist muutmist.
Teatud tüüpi probleemide lahendamise seadmeid võib pidada ka 3D-mõistatusteks. Lisaks pusledele võib mõistatuseks pidada mis tahes seadet, mis sunnib kasutajat väljakutses navigeerima või valikute vahel läbi rääkima, et lahenduseni jõuda. Sellisena saab käeshoitavaid objekte, nagu Rubiku kuubik, vaadelda 3D-puslena. See konkreetne objekt on erinevate värvimustritega kuubik, mille kasutaja peab keerdliigutuste abil kokku sobitama.