พื้นที่สามมิติเป็นแบบจำลองทางเรขาคณิตของโลกที่เราอาศัยอยู่ เรียกว่าสามมิติเพราะคำอธิบายสอดคล้องกับเวกเตอร์หน่วยสามหน่วยที่มีทิศทางความยาว ความกว้าง และความสูง การรับรู้ของพื้นที่สามมิตินั้นพัฒนาตั้งแต่อายุยังน้อย และเกี่ยวข้องโดยตรงกับการประสานงานของการเคลื่อนไหวของมนุษย์ ความลึกของการรับรู้ของเขาขึ้นอยู่กับความสามารถในการมองเห็นของการรับรู้ของโลกรอบข้างและความสามารถในการระบุสามมิติด้วยความช่วยเหลือจากประสาทสัมผัส
ตามเรขาคณิตเชิงวิเคราะห์ พื้นที่สามมิติที่แต่ละจุดอธิบายด้วยปริมาณการแสดงลักษณะสามตัว เรียกว่าพิกัด แกนพิกัดที่ตั้งฉากกันที่จุดตัดทำให้เกิดจุดกำเนิดซึ่งมีค่าเป็นศูนย์ ตำแหน่งของจุดใดๆ ในอวกาศถูกกำหนดโดยสัมพันธ์กับแกนพิกัดสามแกนที่มีค่าตัวเลขต่างกันในแต่ละช่วงที่กำหนด พื้นที่สามมิติในแต่ละจุดถูกกำหนดโดยตัวเลขสามตัวที่สอดคล้องกับระยะห่างจากจุดอ้างอิงบนแกนพิกัดแต่ละจุดถึงจุดตัดด้วยให้เครื่องบิน นอกจากนี้ยังมีรูปแบบการประสานงาน เช่น ระบบทรงกลมและทรงกระบอก
ในพีชคณิตเชิงเส้น แนวคิดของมิติสามมิติอธิบายโดยใช้แนวคิดเรื่องความเป็นอิสระเชิงเส้น พื้นที่ทางกายภาพเป็นสามมิติเนื่องจากความสูงของวัตถุใด ๆ ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความกว้างและความยาวของวัตถุแต่อย่างใด แสดงในภาษาของพีชคณิตเชิงเส้น ช่องว่างเป็นสามมิติ เนื่องจากแต่ละจุดสามารถกำหนดได้โดยการรวมกันของเวกเตอร์สามตัวที่เป็นอิสระเชิงเส้นซึ่งกันและกัน ในสูตรนี้ แนวคิดของกาลอวกาศมีความหมายสี่มิติ เนื่องจากตำแหน่งของจุดในช่วงเวลาต่างกันไม่ได้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของจุดนั้นในอวกาศ
คุณสมบัติบางอย่างที่มีช่องว่างสามมิติในเชิงคุณภาพแตกต่างจากคุณสมบัติของช่องว่างที่อยู่ในมิติที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ปมผูกด้วยเชือกอยู่ในพื้นที่ที่มีมิติน้อยกว่า กฎทางกายภาพส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับมิติสามมิติของอวกาศ เช่น กฎของกำลังสองผกผัน พื้นที่ 3D สามารถมีช่องว่าง 2D, 1D และ 0D ได้ โดยถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของโมเดลพื้นที่ 4D
ไอโซโทรปีของอวกาศเป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักในกลไกคลาสสิก อวกาศเรียกว่า isotropic เพราะเมื่อหน้าต่างอ้างอิงถูกหมุนผ่านมุมใดๆ ก็ตาม ผลการวัดจะไม่มีการเปลี่ยนแปลง กฎการอนุรักษ์โมเมนต์โมเมนตัมขึ้นอยู่กับคุณสมบัติไอโซโทรปิกของอวกาศ ซึ่งหมายความว่าในอวกาศทุกทิศทางเท่ากันและไม่มีทิศทางที่แยกจากกันด้วยคำจำกัดความของแกนสมมาตรที่เป็นอิสระ Isotropy มีคุณสมบัติทางกายภาพเหมือนกันในทุกทิศทาง ดังนั้น ไอโซโทรปิกสเปซจึงเป็นตัวกลางที่มีคุณสมบัติทางกายภาพไม่ขึ้นอยู่กับทิศทาง