Kolmemõõtmeline (3D) laserlõige on nagu tavaline laserlõige, välja arvatud see, et laser suudab tuvastada substraadi kõiki külgi, mitte ainult aluspinna nägu. Erinevalt kahemõõtmelisest (2D) laserlõikamisest on 3D laserlõige tavaliselt võimeline töötama kuubi või muu suure substraadi kujuga, mitte ainult lameda materjalitükiga. Substraadiks võib olla palju erinevaid materjale, nagu klaas, kristall, metall ja puit. Teiste lõikamismeetoditega saab lõigata ainult materjali pinda, kuid laseri saab seadistada lõikama materjali sisemust, mida kasutatakse kõige sagedamini koos kristalliga.
3D-laserlõike üks aspekt on see, et lõikemasin suudab ära tunda aluspinna kõik küljed. 2D laserlõikuriga suudab masin lõigata ja ära tunda ainult materjali näo. 3D-meetod võimaldab lõikuril läbida ja spetsiaalselt substraati lõigata ja vormida vastavalt üleslaaditud kujundusele, mis võimaldab masinal teha palju keerukamaid kujundeid ja projekte.
Kahemõõtmelised laserlõikurid saavad tavaliselt lõigata ainult lamedaks materjalitükiks, kuid 3D laserlõike abil saab teha paksu materjali, näiteks kuubi või kera. Sarnaselt substraadi kõikide külgede äratundmise võimalusega võimaldab see masinal teha 2D-masinaga võrreldes palju keerukamaid lõikeid. Samas on ka odavamaid 3D laserlõikureid, millel see võime puudub.
3D laserlõikusmasinaga saab kasutada palju erinevaid materjale ning igal materjalil on erinev otstarve. Puidust saab vormida mööblitükid või dekoratiivelemendid, klaasist ja kristallist kujundid ning metallist osad või trükkplaadid (PCB). Tavaliselt saavad seda teha ka 2D laserlõikurid, kuna laserid on tavaliselt mitmekülgsed lõikurid.
3D-laserlõike ainulaadne aspekt on võime minna substraadi pinnast kaugemale. See võimaldab lõikuril lõigata pinna alt, jätmata materjali pinnale kriimustusi. Tavaliselt on see valmistatud kristallist ja klaasist ning materjali keskele on graveeritud 3D-kujutis. Selleks võib kasutada ka puitu; mõnikord tehakse seda ja seejärel lõigatakse puit lahti, et paljastada sisekujundus, kuid see pole nii tavaline kui kristall.