Trójwymiarowe puzzle, czyli puzzle 3D, wprowadzają kilka nowych spinów w konwencjonalny format puzzli. Zazwyczaj te łamigłówki prezentują wielowymiarowy projekt na trzy podstawowe sposoby. Po pierwsze, łamigłówka może działać jak film 3D, w którym wymagane są okulary 3D, aby obraz łamigłówki nabrał głębi. Układanka soczewkowa 3D zyskuje wymiarowość poprzez ruch. Inni twórcy puzzli przenoszą łamigłówki 3D na bardziej dosłowny poziom, dzięki czemu cała łamigłówka jest skonstruowana tak, że ma kształt rzeczywistego obiektu.
Rozwiązywanie zagadek jest popularną rozrywką zarówno dla dorosłych, jak i dla dzieci. Te wymagające czynności tradycyjnie polegają na zszywaniu płaskiego, zwykle kwadratowego kawałka kartonu pociętego na kawałki o różnych kształtach. Grafiki zdobią te elementy, a kiedy układa się puzzle, powstaje pełny obraz. Kiedy łamigłówka jest trójwymiarowa, albo ma obraz, który wydaje się trójwymiarowy, albo sama łamigłówka ma wymiar.
Prawdziwe puzzle 3D mają głębię, kształt i wymiary, które symulują coś rzeczywistego. Na przykład wielu producentów sprzedaje puzzle zaprojektowane jako modele słynnych budynków, które po zbudowaniu są zasadniczo miniaturowymi wersjami ich rzeczywistych odpowiedników. W przeciwieństwie do bardziej tradycyjnych puzzli, te typy puzzli są zwykle budowane od podstaw. Kawałki są również grubsze, mocniejsze i mają bardziej kanciasty kształt niż zwykłe puzzle. Inne przykłady replik trójwymiarowych łamigłówek mogą obejmować łamigłówki z globusem i łamigłówki ze zwierzętami.
Łamigłówki soczewkowe i graficzne Puzzle 3D mają zazwyczaj tradycyjną płaską strukturę puzzli, ale elementy tworzą obraz 3D. Zwykłe łamigłówki z grafiką 3D łączą nałożone na siebie obrazy w sposób, który tworzy iluzję głębi podczas korzystania ze specjalnych okularów do oglądania 3D. Ponadto obrazy mogą być tak skonstruowane, że wydają się poruszać, gdy są oglądane pod różnymi kątami. Ten rodzaj efektu może wynikać z zastosowania soczewki lentikularnej, która polega na robieniu zdjęć z niewielkimi odchyleniami i drukowaniu ich warstwami na papierze lub tworzywach sztucznych. Stereoskopowe puzzle obrazkowe wymagają jedynie niewielkiej zmiany kąta patrzenia dla każdego oka, aby przetworzyć inny obraz i dostrzec głębię, podczas gdy przekształcanie puzzle druku 3D wymaga znacznej zmiany kąta patrzenia puzzle.
Niektóre rodzaje urządzeń do rozwiązywania problemów mogą być również uważane za puzzle 3D. Oprócz puzzli każde urządzenie, które zmusza użytkownika do poruszania się po wyzwaniu lub negocjowania serii wyborów w celu osiągnięcia rozwiązania, może zostać uznane za zagadkę. W związku z tym przedmioty trzymane w ręku, takie jak kostka Rubika, mogą być postrzegane jako puzzle 3D. Ten konkretny obiekt to sześcian z różnymi wzorami kolorów, które użytkownik musi dopasować za pomocą ruchów skręcających.