Trojrozmerný priestor je geometrický model sveta, v ktorom žijeme. Nazýva sa trojrozmerný, pretože jeho popis zodpovedá trom jednotkovým vektorom, ktoré majú smer dĺžky, šírky a výšky. Vnímanie trojrozmerného priestoru sa rozvíja už vo veľmi ranom veku a priamo súvisí s koordináciou pohybov človeka. Hĺbka jeho vnímania závisí od vizuálnej schopnosti uvedomovania si okolitého sveta a schopnosti identifikovať tri dimenzie pomocou zmyslov.
Podľa analytickej geometrie je trojrozmerný priestor v každom bode opísaný tromi charakteristickými veličinami, ktoré sa nazývajú súradnice. Súradnicové osi, ktoré sú na seba kolmé, tvoria v priesečníku počiatok, ktorý má hodnotu nula. Poloha ľubovoľného bodu v priestore je určená vzhľadom na tri súradnicové osi, ktoré majú v každom danom intervale inú číselnú hodnotu. Trojrozmerný priestor v každom jednotlivom bode je určený tromi číslami zodpovedajúcimi vzdialenosti od referenčného bodu na každej súradnicovej osi k priesečníku sdanej rovine. Existujú aj súradnicové schémy, ako sú sférické a valcové systémy.
V lineárnej algebre je koncept trojrozmernej dimenzie opísaný pomocou konceptu lineárnej nezávislosti. Fyzický priestor je trojrozmerný, pretože výška akéhokoľvek objektu nijako nezávisí od jeho šírky a dĺžky. Vyjadrené v jazyku lineárnej algebry, priestor je trojrozmerný, pretože každý jednotlivý bod môže byť definovaný kombináciou troch vektorov, ktoré sú na sebe lineárne nezávislé. V tejto formulácii má pojem časopriestor štvorrozmerný význam, pretože poloha bodu v rôznych časových intervaloch nezávisí od jeho polohy v priestore.
Niektoré vlastnosti, ktoré má trojrozmerný priestor, sú kvalitatívne odlišné od vlastností priestorov, ktoré sú v inej dimenzii. Napríklad uzol uviazaný na lane sa nachádza v priestore menšieho rozmeru. Väčšina fyzikálnych zákonov súvisí s trojrozmerným rozmerom priestoru, napríklad zákony inverzných štvorcov. 3D priestor môže obsahovať 2D, 1D a 0D priestory, pričom sa považuje za súčasť 4D priestorového modelu.
Izotropia priestoru je jednou z jeho kľúčových vlastností v klasickej mechanike. Priestor sa nazýva izotropný, pretože keď sa referenčný rámec otočí o ľubovoľný uhol, nedochádza k žiadnym zmenám vo výsledkoch merania. Zákon zachovania momentuhybnosť je založená na izotropných vlastnostiach priestoru. To znamená, že v priestore sú všetky smery rovnaké a neexistuje samostatný smer s definíciou nezávislej osi symetrie. Izotropia má rovnaké fyzikálne vlastnosti vo všetkých možných smeroch. Izotropný priestor je teda médium, ktorého fyzikálne vlastnosti nezávisia od smeru.
