เมาส์สามมิติ (3D) เป็นการเปลี่ยนแปลงของเมาส์สองมิติ (2D) แบบดั้งเดิมที่ออกแบบมาเพื่อให้ผู้ใช้สามารถเลื่อนเคอร์เซอร์ในสามมิติภายในแอปพลิเคชัน การออกแบบที่แท้จริงของเมาส์ 3D อาจแตกต่างจากผู้ผลิตรายหนึ่งไปยังรุ่นถัดไปเนื่องจากบางรุ่นไม่มีอะไรมากไปกว่าเมาส์ 2D ที่มีปุ่มเพิ่มเติมจัดวางไว้บนตัวเครื่องดังนั้นเมื่อกดเมาส์จะสลับแกนที่ควบคุมอยู่ รูปแบบของเมาส์ 3D อีกรูปแบบหนึ่งนั้นใช้โดยถืออุปกรณ์ไว้ในอากาศแล้วเคลื่อนที่และหมุนมันราวกับว่าเป็นแบบจำลอง 3 มิติหรือกล้องภายในแอปพลิเคชันที่ใช้งานอยู่ หนึ่งในปัญหาที่สามารถพบได้เมื่อใช้เมาส์ 3D คือปัญหาของการแก้ปัญหาซึ่งการเคลื่อนไหวของเมาส์ที่สัมพันธ์กับเคอร์เซอร์ในแอปพลิเคชันไม่ได้รับการประสานงานอย่างดีทำให้ยากต่อการควบคุม ในกรณีส่วนใหญ่เมาส์ 3 มิติใช้สำหรับการออกแบบและการจัดการวัตถุ 3 มิติในโปรแกรมสร้างแบบจำลองวิศวกรรมหรือการสร้างภาพทางวิทยาศาสตร์
ปัญหาที่เมาส์ 3 มิติมีจุดประสงค์เพื่อแก้ไขคือปัญหาของการหลบหลีกในสภาพแวดล้อม 3 มิติเสมือนจริง ประเพณีนี้ทำผ่านการกดแป้นพิมพ์และการเคลื่อนไหวของเมาส์ปกติ นี่อาจเป็นปัญหาและช้าบางครั้งผู้ออกแบบต้องหมุนมุมมองของแบบจำลองอย่างต่อเนื่องเพื่อเข้าถึงบางใบหน้าหรือเปิดหน้าต่างหลายบานพร้อมกันเพื่อให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เมาส์ 3 มิติสามารถใช้งานได้หลายวิธี แต่มีสองวิธีที่ใช้กันมากที่สุด อย่างแรกคือสิ่งที่กลไกของเมาส์ใช้เพื่อให้การเคลื่อนไหวฟรีเปิดใช้งานแป้นพิมพ์และมาโครเมาส์ 2 มิติภายในโปรแกรม 3 มิติที่ใช้อยู่ ในกรณีนี้เมาส์เป็นวิธีที่สะดวกในการกระตุ้นการหมุนปกติการเลือกและการเคลื่อนไหวอื่น ๆ โดยไม่ต้องใช้การกดแป้นหลายครั้งหรือลำดับขั้นตอนที่แตกต่างกัน สิ่งนี้มีความได้เปรียบในการทำงานได้ดีกับเกือบทุกโปรแกรมที่มีอยู่เพราะมันเป็นเพียงการกระตุ้นการทำงานที่มีอยู่
อีกวิธีหนึ่งที่สามารถใช้ได้คือการผูกการเคลื่อนไหวพิเศษและการทำงานของเมาส์ 3 มิติลงในแอปพลิเคชันสามมิติโดยตรงดังนั้นการจัดการวัตถุจึงมีเอกลักษณ์จากการใช้แป้นพิมพ์และเมาส์ 2D สิ่งนี้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมากในการใช้แอปพลิเคชัน 3D ข้อเสียอย่างหนึ่งคือแอปพลิเคชันจะต้องสนับสนุนปลั๊กอินขั้นสูงหรือมีวิธีการรวมการเคลื่อนไหวของเมาส์เข้ากับโปรแกรม
ในการออกแบบที่เกิดขึ้นจริงเมาส์ 3 มิติสามารถปรากฏขึ้นเป็นทรงกลมยกระดับบนแพลตฟอร์มหน้าปัดทรงกระบอก, เมาส์มาตรฐานที่มีหลายปุ่มหรือแม้กระทั่งเป็นปากกาที่ติดอยู่กับแขนกล หนูที่ถูกจับและเคลื่อนที่ผ่านอากาศสามารถปรากฏเป็นรูปไม้เรียวหรือรูปร่างคล้ายบูมเมอแรงที่มีปุ่มโค้ง การออกแบบที่ไม่ซ้ำใครหนึ่งวางวงจรเมาส์ส่วนใหญ่บนวงแหวนที่สวมใส่ในมือข้างหนึ่งด้วยปุ่มเล็ก ๆ ที่สามารถเข้าถึงได้ในฝ่ามือช่วยให้ผู้ใช้จัดการกับวัตถุด้วยการเคลื่อนไหวของมือ
