Trodimenzionalni (3D) laserski rez je poput običnog laserskog rezanja, osim što laser može prepoznati sve strane podloge, a ne samo lice supstrata. Za razliku od dvodimenzionalnog (2D) laserskog rezanja, 3D laserski rez obično može raditi s kockom ili drugim velikim oblikom supstrata, a ne samo s ravnim komadom materijala. Sama podloga može biti mnogo različitih vrsta materijala, kao što su staklo, kristal, metal i drvo. Druge metode rezanja mogu rezati samo površinu materijala, ali laser se može postaviti da reže unutarnju stranu materijala, što se najčešće koristi s kristalom.
Jedan aspekt 3D laserskog rezanja je da je stroj za rezanje sposoban prepoznati sve strane podloge. S 2D laserskim rezačem stroj može samo rezati i prepoznati lice materijala. 3D metoda omogućuje rezaču da prođe i posebno reže i oblikuje podlogu prema potrebi učitanog dizajna, što stroju omogućuje izradu mnogo složenijih oblika i projekata.
Dvodimenzionalni laserski rezači obično mogu rezati samo ravan komad materijala, ali 3D laserski rez može se napraviti u debeli komad materijala kao što je kocka ili kugla. Slično kao i sposobnost prepoznavanja svih strana podloge, ovo omogućuje stroju da napravi mnogo složenije rezove u usporedbi s 2D strojem. Istodobno, postoje jeftiniji 3D laserski rezači koji nemaju tu sposobnost.
Mnogo različitih materijala može se koristiti s 3D strojem za lasersko rezanje, a svaki materijal ima drugačiju namjenu. Drvo se može oblikovati u komade za namještaj ili ukrasne elemente, staklo i kristal se mogu oblikovati u oblike, a metal se može oblikovati u dijelove ili tiskane ploče (PCB). To inače mogu učiniti i 2D laserski rezači, jer su laseri obično svestrani rezači.
Jedinstveni aspekt 3D laserskog rezanja je mogućnost da se ide dalje od površine podloge. To omogućuje rezaču da reže ispod površine bez ostavljanja ogrebotina na površini materijala. Obično se izrađuje od kristala i stakla, a 3D slika je ugravirana u središtu materijala. Za to se također može koristiti drvo; ponekad se radi i onda se drvo rascijepi kako bi se otkrio unutarnji dizajn, ali to nije tako uobičajeno kao kristal.