Tredimensionellt rymd är en geometrisk modell av den värld vi lever i. Den kallas tredimensionell eftersom dess beskrivning motsvarar tre enhetsvektorer som har en riktning i längd, bredd och höjd. Uppfattningen av tredimensionell rymd utvecklas i en mycket tidig ålder och är direkt relaterad till koordineringen av mänskliga rörelser. Djupet av hans uppfattning beror på den visuella förmågan att vara medveten om omvärlden och förmågan att identifiera tre dimensioner med hjälp av sinnena.
Enligt analytisk geometri beskrivs det tredimensionella rummet vid varje punkt av tre karakteriserande storheter, så kallade koordinater. Koordinataxlarna, placerade vinkelrätt mot varandra, i skärningspunkten bildar origo, som har värdet noll. Positionen för valfri punkt i rymden bestäms i förhållande till tre koordinataxlar som har olika numeriskt värde vid varje givet intervall. Tredimensionellt utrymme vid varje enskild punkt bestäms av tre siffror som motsvarar avståndet från referenspunkten på varje koordinataxel till skärningspunkten medgivet plan. Det finns också koordinatscheman som sfäriska och cylindriska system.
I linjär algebra beskrivs begreppet en tredimensionell dimension med begreppet linjärt oberoende. Fysiskt utrymme är tredimensionellt eftersom höjden på något objekt inte på något sätt beror på dess bredd och längd. Uttryckt på språket linjär algebra är rymden tredimensionell eftersom varje enskild punkt kan definieras av en kombination av tre vektorer som är linjärt oberoende av varandra. I denna formulering har begreppet rum-tid en fyrdimensionell betydelse, eftersom positionen för en punkt vid olika tidsintervall inte beror på dess placering i rymden.
Vissa egenskaper som ett tredimensionellt utrymme har skiljer sig kvalitativt från egenskaperna hos utrymmen som har en annan dimension. Till exempel är en knut knuten på ett rep placerad i ett utrymme av mindre dimension. De flesta av de fysiska lagarna är relaterade till rymdens tredimensionella dimension, till exempel lagarna för omvända kvadrater. 3D-rymden kan innehålla 2D-, 1D- och 0D-utrymmen, medan det anses vara en del av 4D-rymdmodellen.
Rymdens isotropi är en av dess nyckelegenskaper inom klassisk mekanik. Utrymmet kallas isotropt eftersom när referensramen roteras genom en godtycklig vinkel, finns det inga förändringar i mätresultaten. Lagen om momentets bevarandemomentum baseras på rymdens isotropa egenskaper. Detta betyder att i rymden är alla riktningar lika och det finns ingen separat riktning med definitionen av en oberoende symmetriaxel. Isotropi har samma fysikaliska egenskaper i alla möjliga riktningar. Således är ett isotropiskt utrymme ett medium vars fysikaliska egenskaper inte beror på riktning.
