Tridimenzionalne uganke ali 3D uganke dajejo nekaj novih vrtljajev običajnemu formatu uganke. Običajno te uganke predstavljajo večdimenzionalno zasnovo na tri glavne načine. Prvič, sestavljanka bi lahko delovala kot 3D film, kjer so potrebna 3D očala, da bi slika sestavljanke pridobila globino. Lentikularna 3D sestavljanka pridobi dimenzijo z gibanjem. Drugi izdelovalci sestavljank popeljejo 3D uganke na bolj dobesedno raven, pri čemer je celotna sestavljanka zgrajena tako, da je oblikovana kot dejanski predmet.
Reševanje ugank je priljubljena zabava za odrasle in otroke. Te zahtevne dejavnosti tradicionalno vključujejo sestavljanje ravnega, običajno kvadratnega kosa kartona, razrezanega na kose različnih oblik. Te koščke krasijo grafike in ko je sestavljanka sestavljena, se pojavi popolna slika. Ko je sestavljanka 3D, ima bodisi sliko, ki je videti tridimenzionalna, ali pa ima sestavljanka sama dimenzijo.
Prave 3D uganke imajo globino, obliko in dimenzijo, ki simulirajo nekaj resničnega. Mnogi proizvajalci na primer tržijo uganke, zasnovane kot modeli znanih zgradb, ki so, ko so zgrajene, v bistvu miniaturne različice njihovih resničnih kolegov. Za razliko od bolj tradicionalnih sestavljank so te vrste sestavljank običajno zgrajene od tal navzgor. Kosi so tudi debelejši, močnejši in bolj kotni kot običajni kosi sestavljanke. Drugi primeri replik tridimenzionalnih ugank lahko vključujejo globusne uganke in živalske uganke.
Lentikularne uganke in grafične 3D uganke imajo običajno tradicionalno ravno strukturo sestavljanke, vendar kosi ustvarijo 3D sliko. Običajne 3D grafične uganke združujejo prekrižane slike na način, ki ustvarja iluzijo globine pri uporabi posebnih očal za gledanje 3D. Poleg tega so slike lahko sestavljene tako, da se zdi, da se premikajo, če jih gledamo iz različnih zornih kotov. Ta vrsta učinka je lahko posledica uporabe lentikularne leče, ki vključuje fotografiranje z rahlimi spremembami in tiskanje v plasteh na papir ali plastične materiale. Stereoskopske slikovne uganke zahtevajo le majhno spremembo kota gledanja za vsako oko, da obdelajo drugačno sliko in zaznajo globino, medtem ko preoblikovanje ugank 3D-tiska zahteva znatno spremembo zornih kotov uganke.
Nekatere vrste naprav za reševanje problemov se lahko štejejo tudi za 3D uganke. Poleg sestavljanke se lahko katera koli naprava, ki uporabnika prisili k krmarjenju po izzivu ali pogajanjih o vrsti izbire za dosego rešitve, šteje za uganko. Kot take bi lahko ročne predmete, kot je Rubikova kocka, obravnavali kot 3D uganko. Ta poseben predmet je kocka z različnimi barvnimi vzorci, ki jih mora uporabnik uskladiti z zasučnimi gibi.