Lo spazio tridimensionale è un modello geometrico del mondo in cui viviamo. Si chiama tridimensionale perché la sua descrizione corrisponde a tre vettori unitari aventi una direzione in lunghezza, larghezza e altezza. La percezione dello spazio tridimensionale si sviluppa in tenera età ed è direttamente correlata alla coordinazione dei movimenti umani. La profondità della sua percezione dipende dalla capacità visiva di consapevolezza del mondo circostante e dalla capacità di identificare tre dimensioni con l'aiuto dei sensi.
Secondo la geometria analitica, lo spazio tridimensionale in ogni punto è descritto da tre grandezze caratterizzanti, dette coordinate. Gli assi delle coordinate, posti perpendicolarmente tra loro, nel punto di intersezione formano l'origine, che ha valore zero. La posizione di qualsiasi punto nello spazio è determinata rispetto a tre assi di coordinate che hanno un valore numerico diverso in ogni dato intervallo. Lo spazio tridimensionale in ogni singolo punto è determinato da tre numeri corrispondenti alla distanza dal punto di riferimento su ciascun asse delle coordinate al punto di intersezione condato piano. Esistono anche schemi di coordinate come sistemi sferici e cilindrici.
Nell'algebra lineare, il concetto di dimensione tridimensionale è descritto utilizzando il concetto di indipendenza lineare. Lo spazio fisico è tridimensionale perché l' altezza di qualsiasi oggetto non dipende in alcun modo dalla sua larghezza e lunghezza. Espresso nel linguaggio dell'algebra lineare, lo spazio è tridimensionale perché ogni singolo punto può essere definito da una combinazione di tre vettori linearmente indipendenti l'uno dall' altro. In questa formulazione, il concetto di spazio-tempo ha un significato quadridimensionale, perché la posizione di un punto a diversi intervalli di tempo non dipende dalla sua posizione nello spazio.
Alcune proprietà di uno spazio tridimensionale sono qualitativamente diverse dalle proprietà di spazi che si trovano in una dimensione diversa. Ad esempio, un nodo legato su una corda si trova in uno spazio di dimensioni minori. La maggior parte delle leggi fisiche sono legate alla dimensione tridimensionale dello spazio, ad esempio le leggi dei quadrati inversi. Lo spazio 3D può contenere spazi 2D, 1D e 0D, mentre è considerato parte del modello spaziale 4D.
L'isotropia dello spazio è una delle sue proprietà chiave nella meccanica classica. Lo spazio è chiamato isotropo perché quando il sistema di riferimento viene ruotato di qualsiasi angolo arbitrario, non ci sono cambiamenti nei risultati della misurazione. Legge di conservazione del momentola quantità di moto si basa sulle proprietà isotropiche dello spazio. Ciò significa che nello spazio tutte le direzioni sono uguali e non esiste una direzione separata con la definizione di un asse di simmetria indipendente. L'isotropia ha le stesse proprietà fisiche in tutte le direzioni possibili. Pertanto, uno spazio isotropo è un mezzo le cui proprietà fisiche non dipendono dalla direzione.
