Tridimenzionalna (3D) miška je različica tradicionalne dvodimenzionalne (2D) miške, ki je zasnovana tako, da uporabniku omogoča premikanje kazalca v treh dimenzijah znotraj aplikacije. Dejanska zasnova 3D miške se lahko razlikuje od enega proizvajalca do drugega, pri čemer nekateri modeli niso nič drugega kot 2D miška, ki ima na enoti razporejene dodatne gumbe, tako da ob pritisku miška preklopi, katero os nadzoruje. Drug slog 3D miške se uporablja tako, da napravo držite v zraku ter jo premikate in vrtite, kot da bi šlo za 3D model ali kamero znotraj aplikacije, ki se uporablja. Ena od težav, s katerimi se lahko srečamo pri uporabi 3D miške, je vprašanje ločljivosti, kjer premiki miške glede na kazalec v aplikaciji niso dobro usklajeni, kar otežuje nadzor. V večini primerov se 3D miška uporablja za načrtovanje in manipulacijo 3D objektov v programu za modeliranje, inženiring ali znanstveno vizualizacijo.
Problem, ki naj bi ga rešila 3D miška, je vprašanje manevriranja v virtualnem 3D okolju. To se tradicionalno izvaja s kombinacijo pritiskov tipk in premikov običajne miške. To je lahko problematično in počasi, včasih pa od oblikovalca zahteva, da nenehno obrača pogled modela, da dostopa do določenih obrazov ali da hkrati zadrži več ločenih oken odprtih za učinkovito delovanje.
3D miška lahko deluje na več načinov, vendar sta najpogostejši dve metodi. Prvi je, da ne glede na mehanizem, ki ga miška uporablja za zagotavljanje prostega gibanja, aktivira serijo makrov tipkovnice in 2D miške znotraj uporabljenega 3D programa. V tem primeru je miška priročen način za sprožitev običajnih rotacije, izbire in drugih premikov, ne da bi pri tem potrebovali večkratne pritiske tipk ali zaporedje različnih korakov. Prednost tega je, da dobro deluje s skoraj vsakim obstoječim programom, saj samo sproži obstoječo funkcionalnost.
Druga metoda, ki jo je mogoče uporabiti, je povezovanje posebnih gibov in funkcionalnosti 3D miške neposredno v 3D aplikacijo, tako da je manipulacija predmeta edinstvena od uporabe tipkovnice in 2D miške. To lahko močno poveča učinkovitost uporabe 3D aplikacije. Ena pomanjkljivost je, da bo morala aplikacija podpirati napredne vtičnike ali kako drugače integrirati gibanje miške v program.
V dejanski zasnovi se lahko 3D miška pojavi kot povišana krogla na platformi, valjasto številčnico, standardna miška z več gumbi ali celo kot pero, pritrjeno na mehansko roko. Miške, ki jih držimo in premikamo po zraku, so lahko videti kot palica ali ukrivljena oblika, podobna bumerangu, posejana z gumbi. Ena edinstvena zasnova postavlja večino vezja miške na obroč, ki se nosi na eni roki z majhno skupino dostopnih gumbov na dlani, kar uporabniku omogoča manipulacijo predmetov z gibi roke.