Trodimenzionalni (3D) miš je varijacija tradicionalnog dvodimenzionalnog (2D) miša koji je dizajniran da omogući korisniku da pomiče pokazivač u tri dimenzije unutar aplikacije. Stvarni dizajn 3D miša može varirati od proizvođača do proizvođača, a neki modeli nisu ništa više od 2D miša koji ima dodatne tipke raspoređene na jedinici tako da, kada se pritisne, miš mijenja osovinu kojom upravlja. Drugi stil 3D miša koristi se tako da se uređaj drži u zraku te ga pomiče i rotira kao da je 3D model ili kamera unutar aplikacije koja se koristi. Jedan od problema na koji se može susresti pri korištenju 3D miša je problem razlučivosti, gdje pokreti miša u odnosu na kursor u aplikaciji nisu dobro koordinirani, što otežava kontrolu. U većini slučajeva, 3D miš se koristi za dizajn i manipulaciju 3D objektima u programu za modeliranje, inženjering ili znanstvenu vizualizaciju.
Problem koji 3D miš treba riješiti je problem manevriranja unutar virtualnog 3D okruženja. To se tradicionalno radi kombinacijom pritisaka na tipke i pokreta normalnog miša. To može biti problematično i sporo, ponekad zahtijevajući od dizajnera da stalno rotira prikaz modela kako bi pristupio određenim licima ili da bi nekoliko odvojenih prozora istovremeno držao otvorenim kako bi radio učinkovito.
3D miš može raditi na više načina, ali dvije su metode najčešće. Prvi je da koji god mehanizam miš koristi za pružanje slobodnog kretanja aktivira niz makronaredbi tipkovnice i 2D miša unutar 3D programa koji se koristi. U ovom slučaju, miš je prikladan način za pokretanje normalnih rotacija, odabira i drugih pokreta bez potrebe za višestrukim pritiskom na tipke ili nizom različitih koraka. Ovo ima prednost što dobro radi s gotovo svim postojećim programima, jer samo pokreće postojeću funkcionalnost.
Druga metoda koja se može koristiti je povezivanje posebnih pokreta i funkcionalnosti 3D miša izravno u 3D aplikaciju tako da je upravljanje objektom jedinstveno u odnosu na korištenje tipkovnice i 2D miša. To može uvelike povećati učinkovitost korištenja 3D aplikacije. Jedan nedostatak je taj što će aplikacija morati podržavati napredne dodatke ili na drugi način imati način za integraciju pokreta miša u program.
U stvarnom dizajnu, 3D miš se može pojaviti kao povišena sfera na platformi, cilindrični brojčanik, standardni miš s više tipki ili čak kao olovka pričvršćena na mehaničku ruku. Miševi koji se drže i pomiču kroz zrak mogu izgledati kao štapić ili zakrivljeni oblik poput bumeranga optočen gumbima. Jedan jedinstveni dizajn stavlja većinu sklopa miša na prsten koji se nosi na jednoj ruci s malom nizom dostupnih gumba na dlanu, omogućujući korisniku da manipulira objektima pokretima ruke.