Če običajnim zmogljivostim pametnega telefona dodamo možnost prikaza tridimenzionalnih (3D) slik, je 3D telefon prvič vstopil na potrošniški trg leta 2011. Ti telefoni običajno predstavljajo višji razred pametnih telefonov, vendar dodajajo posebej zasnovan zaslon, ki ustvarja iluzijo globine in kamera, ki lahko zajema 3D fotografije in videoposnetke. Naprave, ki so bile na voljo leta 2011, uporabljajo “paralaksno pregrado” za prikaz 3D slik in kamero z dvojno lečo za fotografiranje in v nekaterih primerih video posnetke.
Ključna značilnost 3D telefona je posebna paralakna pregrada. Ti zasloni vsebujejo posebno optično prevleko, ki odseva nadomestne slikovne pike v izmeničnih smereh in deluje po istem principu kot lečaste 3D slike, ki se uporabljajo v embalaži izdelkov, kot so številni ovoji DVD-jev. Zaslon prikazuje slike za dve očesi, ki se prepletajo med seboj, paralaksna pregrada pa usmerja sliko za vsako posamezno oko v to oko. Čeprav ta tehnologija daje odličen občutek globine, je izjemno občutljiva na kot, pod katerim gledalci gledajo skozenj, zaradi česar je odlična izbira za napravo, kot je 3D telefon, ki je običajno ročni in ga uporablja ena oseba naenkrat. .
Vsak 3D telefon, ki je na voljo od decembra 2011, ima tudi zadnjo nameščeno 3D kamero. Niz 3D kamer je sestavljen iz dveh običajnih sklopov kamer z obema objektivoma, nameščenima na kratki razdalji. Obe kameri posnameta nekoliko drugačne slike, ki predstavljajo različne kote gledanja dveh človeških oči. Programska oprema za obdelavo slik v telefonu 3D nato združi obe sliki v eno 3D sliko ali video datoteko.
Tridimenzionalni telefoni lahko izvajajo tudi druge 3D aplikacije, kot so igre. Čeprav ima večina telefonov le dvodimenzionalni vmesnik za upravljanje, kot je njihov zaslon na dotik, lahko še vedno prikazujejo realistične 3D slike. Poleg tega so bili od decembra 2011 vloženi patenti za zaslone na dotik, občutljive na pritisk, in za naprave, ki jih je mogoče nadzorovati s tridimenzionalnimi potezami. Ker tehnologija napreduje, bodo 3D telefoni imeli koristi od tega.
Poleg 3D-zmožnosti je 3D telefon tudi pametni telefon. Kot tak ima pomnilnik, procesor, baterijo in radio, ki mu omogoča komunikacijo prek mobilnih, Wi-Fi in bluetooth omrežij. Tridimenzionalni telefoni običajno ponujajo vse enake funkcije kot drugi 2D pametni telefoni podobne konfiguracije.