Tredimensionelt rum er en geometrisk model af den verden, vi lever i. Det kaldes tredimensionelt, fordi dets beskrivelse svarer til tre enhedsvektorer med en retning i længde, bredde og højde. Opfattelsen af tredimensionelt rum udvikler sig i en meget tidlig alder og er direkte relateret til koordineringen af menneskelige bevægelser. Dybden af hans opfattelse afhænger af den visuelle evne til bevidsthed om den omgivende verden og evnen til at identificere tre dimensioner ved hjælp af sanserne.
I henhold til analytisk geometri beskrives det tredimensionelle rum i hvert punkt af tre karakteriserende størrelser, kaldet koordinater. Koordinatakserne, der er placeret vinkelret på hinanden, i skæringspunktet danner oprindelsen, som har en værdi på nul. Placeringen af ethvert punkt i rummet bestemmes i forhold til tre koordinatakser, der har en forskellig numerisk værdi ved hvert givet interval. Tredimensionelt rum i hvert enkelt punkt bestemmes af tre tal svarende til afstanden fra referencepunktet på hver koordinatakse til skæringspunktet medgivet fly. Der er også koordinatskemaer såsom sfæriske og cylindriske systemer.
I lineær algebra beskrives begrebet en tredimensionel dimension ved hjælp af begrebet lineær uafhængighed. Fysisk rum er tredimensionelt, fordi højden af et objekt ikke på nogen måde afhænger af dets bredde og længde. Udtrykt i sproget lineær algebra er rummet tredimensionelt, fordi hvert enkelt punkt kan defineres ved en kombination af tre vektorer, der er lineært uafhængige af hinanden. I denne formulering har begrebet rumtid en firedimensionel betydning, fordi positionen af et punkt ved forskellige tidsintervaller ikke afhænger af dets placering i rummet.
Nogle egenskaber, som et tredimensionelt rum har, er kvalitativt forskellige fra egenskaberne for rum, der er i en anden dimension. For eksempel er en knude bundet på et reb placeret i et rum af mindre dimension. De fleste af de fysiske love er relateret til rummets tredimensionelle dimension, for eksempel lovene for omvendte kvadrater. 3D-rum kan indeholde 2D-, 1D- og 0D-rum, mens det betragtes som en del af 4D-rummodellen.
Rummets isotropi er en af dets nøgleegenskaber i klassisk mekanik. Rummet kaldes isotropisk, fordi når referencerammen roteres gennem en hvilken som helst vilkårlig vinkel, er der ingen ændringer i måleresultaterne. Loven om bevarelse af momentmomentum er baseret på rummets isotrope egenskaber. Det betyder, at i rummet er alle retninger ens, og der er ingen separat retning med definitionen af en uafhængig symmetriakse. Isotropi har de samme fysiske egenskaber i alle mulige retninger. Et isotropt rum er således et medium, hvis fysiske egenskaber ikke afhænger af retning.
