Die als 3D-Lasergravur bekannte Gravurform ist eine besondere Art der Gravur, bei der entweder mehrere Kanten gleichzeitig auf eine dreidimensionale Oberfläche graviert oder ein 3D-Bild mit unterschiedlichen Tiefen erstellt wird. Die Lasergravur, bei der ein Laser anstelle eines Schneidbits verwendet wird, ist bei diesem 3D-Verfahren besser, da es sich leicht in die Oberfläche eingraben kann, ohne dass versehentlich etwas im Weg steht oder auf vorherige Gravurmarken trifft. Das für die 3D-Lasergravur zu verwendende Bild wird normalerweise aus einem Graustufenbild erstellt, und der Bediener muss wissen, wie die Graustufen kalibriert werden, um die richtige Tiefe und den richtigen Effekt zu erzielen. Es gibt auch spezielle Lasergravierer, die unter die Oberfläche von Glas oder Kristall gravieren können, um 3D-Bilder im Inneren des Materials zu erzeugen.
Die einfachste Version der 3D-Lasergravur ist, wenn mehr als eine Seite eines 3D-Objekts gleichzeitig graviert wird. Wenn beispielsweise jemand einen Würfel gravieren möchte, dauert es weniger Zeit, mehrere Seiten gleichzeitig zu gravieren, als jede Seite einzeln zu gravieren. Diese Art von Graviergeräten verwendet zwei oder mehr Laser gleichzeitig, und der Benutzer muss alle Seiten korrekt in das Programm geladen haben, sonst wird die Gravur falsch ausgegeben.
Häufiger wird die 3D-Lasergravur verwendet, um ein 3D-Bild mit Tiefe zu erstellen. Mit einem normalen Graveur wird beispielsweise ein flaches Bild mit Linien, die Tiefe suggerieren, in das Material platziert. Das Schnitzen ähnelt der 3D-Gravur, da beide tatsächlich das Material weggraben, um einen optisch unterschiedlichen Vorder- und Hintergrund zu erzeugen. Bei der Gravur geschieht dies über unterschiedliche Laserintensitäten.
Sub-Surface-Lasergravur (SSLE) ist ein 3D-Lasergravurverfahren, das nicht auf der Oberfläche des Materials graviert, sondern darunter. Dies geschieht normalerweise bei Kristall oder Glas, da andere, undurchsichtige Materialien das Bild nicht darstellen könnten. SSLE wird für Werbeartikel verwendet und lässt die Leute oft die Oberfläche des Kristalls oder Glases kratzen oder reiben und sich fragen, wie der Graveur ein Bild in das Material bekommen hat, ohne Spuren auf der Oberfläche zu hinterlassen.
Bei den meisten 3D-Lasergraviermaschinen ist das 3D-Bild mit einem Graustufenbild eingerichtet. Zwischen Schwarz und Weiß liegen 256 Graustufen. Je näher an Weiß, desto weniger wird weggeschnitten; je näher an Schwarz, desto mehr Material wird abgeschnitten. Indem er weiß, wie ein Bild richtig koloriert wird, kann der Gravierer den richtigen Schnitt in das Material erzielen.