Dreidimensionale Puzzles oder 3D-Puzzles verleihen dem herkömmlichen Puzzle-Format einige neue Wendungen. Typischerweise präsentieren diese Puzzles multidimensionales Design auf drei Hauptarten. Zum einen könnte das Puzzle wie ein 3D-Film funktionieren, bei dem eine 3D-Brille erforderlich ist, damit das Puzzlebild an Tiefe gewinnt. Ein linsenförmiges 3D-Puzzle gewinnt durch Bewegung an Dimensionalität. Andere Puzzle-Hersteller heben 3D-Puzzles auf eine wörtlichere Ebene, wobei das gesamte Puzzle so konstruiert ist, dass es wie ein tatsächliches Objekt geformt ist.
Das Lösen von Rätseln ist ein beliebter Zeitvertreib für Erwachsene und Kinder. Bei diesen anspruchsvollen Aktivitäten wird traditionell ein flaches, normalerweise quadratisches Stück Karton zusammengefügt, das in unterschiedlich geformte Stücke geschnitten wird. Grafiken zieren diese Teile, und wenn das Puzzle zusammengefügt wird, entsteht ein vollständiges Bild. Wenn ein Puzzle 3D ist, hat es entweder ein Bild, das dreidimensional erscheint, oder das Puzzle selbst hat eine Dimension.
Echte 3D-Puzzles haben Tiefe, Form und Dimension, die etwas Reales simulieren. Zum Beispiel vermarkten viele Hersteller Puzzles, die als Modelle berühmter Gebäude entworfen wurden, die, wenn sie gebaut werden, im Wesentlichen Miniaturversionen ihrer realen Gegenstücke sind. Im Gegensatz zu einem traditionelleren Puzzle werden diese Puzzletypen normalerweise von Grund auf neu aufgebaut. Teile sind auch dicker, stabiler und kantiger als normale Puzzleteile. Andere Beispiele für nachgebildete dreidimensionale Puzzles können Globus-Puzzles und Tier-Puzzles sein.
Lentikular-Puzzles und grafische 3D-Puzzles haben beide typischerweise die traditionelle flache Puzzle-Struktur, aber die Teile ergeben ein 3D-Bild. Regelmäßige 3D-Grafikpuzzles verschmelzen überlagerte Bilder auf eine Weise, die bei Verwendung spezieller 3D-Sichtbrillen die Illusion von Tiefe erzeugt. Außerdem können die Bilder so konstruiert sein, dass sie sich zu bewegen scheinen, wenn sie aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden. Diese Art von Effekt kann durch die Verwendung einer Lentikularlinse entstehen, bei der Bilder mit leichten Abweichungen aufgenommen und in Schichten auf Papier oder Kunststoffmaterialien gedruckt werden. Stereoskopische Bilderrätsel erfordern nur eine kleine Änderung des Betrachtungswinkels für jedes Auge, um ein anderes Bild zu verarbeiten und die Tiefe wahrzunehmen, während die Transformation von 3D-Druckrätseln eine erhebliche Änderung der Puzzle-Betrachtungswinkel erfordert.
Einige Arten von Problemlösungsgeräten können auch als 3D-Puzzles betrachtet werden. Zusätzlich zu Puzzles kann jedes Gerät, das den Benutzer dazu zwingt, eine Herausforderung zu navigieren oder eine Reihe von Entscheidungen zu treffen, um eine Lösung zu finden, als Puzzle betrachtet werden. Als solche könnten handgehaltene Objekte wie der Zauberwürfel als 3D-Puzzle angesehen werden. Dieses besondere Objekt ist ein Würfel mit verschiedenen Farbmustern, die der Benutzer durch Drehbewegungen zusammenbringen muss.