Los rompecabezas tridimensionales, o los rompecabezas 3D, le dan algunos giros nuevos al formato de rompecabezas convencional. Normalmente, estos rompecabezas presentan un diseño multidimensional de tres formas principales. Por un lado, el rompecabezas podría funcionar como una película en 3D, donde se requieren gafas 3D para hacer que la imagen del rompecabezas gane profundidad. Un rompecabezas lenticular 3D gana dimensionalidad a través del movimiento. Otros creadores de rompecabezas llevan los rompecabezas en 3D a un nivel más literal, en el que todo el rompecabezas se construye para que tenga la forma de un objeto real.
Resolver acertijos es un pasatiempo popular tanto para adultos como para niños. Estas actividades desafiantes tradicionalmente implican juntar un trozo de cartón plano, generalmente cuadrado, cortado en piezas de diferentes formas. Los gráficos adornan estas piezas y, cuando se arma el rompecabezas, surge una imagen completa. Cuando un rompecabezas es 3D, tiene una imagen que parece tridimensional o el rompecabezas en sí tiene dimensión.
Los verdaderos rompecabezas en 3D tienen una profundidad, forma y dimensión que simula algo real. Por ejemplo, muchos fabricantes comercializan rompecabezas diseñados como modelos de edificios famosos que, cuando se construyen, son esencialmente versiones en miniatura de sus contrapartes de la vida real. A diferencia de un rompecabezas más tradicional, estos tipos de rompecabezas generalmente se construyen desde cero. Las piezas también son más gruesas, más resistentes y tienen una forma más angular que las piezas normales de un rompecabezas. Otros ejemplos de réplicas de rompecabezas tridimensionales pueden incluir rompecabezas de globos y rompecabezas de animales.
Rompecabezas lenticulares y gráficos Los rompecabezas 3D suelen tener la estructura tradicional de rompecabezas plano, pero las piezas crean una imagen en 3D. Los acertijos gráficos 3D habituales fusionan imágenes superpuestas de una manera que crea la ilusión de profundidad cuando se utilizan anteojos especiales de visualización 3D. Además, las imágenes se pueden construir de modo que parezcan moverse cuando se ven desde diferentes ángulos. Este tipo de efecto puede resultar del uso de una lente lenticular, que implica tomar imágenes con ligeras variaciones e imprimirlas en capas sobre papel o materiales plásticos. Los rompecabezas de imágenes estereoscópicas solo requieren un pequeño cambio en el ángulo de visión para que cada ojo procese una imagen diferente y perciba la profundidad, mientras que la transformación de los rompecabezas impresos en 3D requiere un cambio significativo en los ángulos de visión del rompecabezas.
Algunos tipos de dispositivos de resolución de problemas también pueden considerarse rompecabezas en 3D. Además de los rompecabezas, cualquier dispositivo que obligue al usuario a navegar por un desafío o negociar una serie de opciones para llegar a una solución podría considerarse un rompecabezas. Como tal, los objetos de mano como el cubo de Rubik podrían verse como un rompecabezas en 3D. Este objeto en particular es un cubo con varios patrones de color que el usuario debe hacer coincidir mediante movimientos giratorios.