Trojrozměrný prostor je geometrický model světa, ve kterém žijeme. Nazývá se trojrozměrný, protože jeho popis odpovídá třem jednotkovým vektorům, které mají směr na délku, šířku a výšku. Vnímání trojrozměrného prostoru se rozvíjí již ve velmi raném věku a přímo souvisí s koordinací lidských pohybů. Hloubka jeho vnímání závisí na vizuální schopnosti uvědomění si okolního světa a schopnosti identifikovat tři dimenze pomocí smyslů.
Podle analytické geometrie je trojrozměrný prostor v každém bodě popsán třemi charakterizujícími veličinami, nazývanými souřadnice. Souřadnicové osy, které jsou na sebe kolmé, tvoří v průsečíku počátek, který má hodnotu nula. Poloha libovolného bodu v prostoru je určena vzhledem ke třem souřadnicovým osám, které mají v každém daném intervalu jinou číselnou hodnotu. Trojrozměrný prostor v každém jednotlivém bodě je určen třemi čísly odpovídajícími vzdálenosti od referenčního bodu na každé souřadnicové ose k průsečíku sdané letadlo. Existují také souřadnicová schémata, jako jsou sférické a válcové systémy.
V lineární algebře je koncept trojrozměrné dimenze popsán pomocí konceptu lineární nezávislosti. Fyzický prostor je trojrozměrný, protože výška jakéhokoli objektu nijak nezávisí na jeho šířce a délce. Vyjádřeno jazykem lineární algebry, prostor je trojrozměrný, protože každý jednotlivý bod lze definovat kombinací tří vektorů, které jsou na sobě lineárně nezávislé. V této formulaci má pojem časoprostor čtyřrozměrný význam, protože poloha bodu v různých časových intervalech nezávisí na jeho umístění v prostoru.
Některé vlastnosti, které má trojrozměrný prostor, se kvalitativně liší od vlastností prostorů, které jsou v jiné dimenzi. Například uzel uvázaný na laně se nachází v prostoru menšího rozměru. Většina fyzikálních zákonů souvisí s trojrozměrným rozměrem prostoru, například zákony inverzních čtverců. 3D prostor může obsahovat 2D, 1D a 0D prostory, přičemž je považován za součást 4D prostorového modelu.
Izotropie prostoru je jednou z jeho klíčových vlastností klasické mechaniky. Prostor se nazývá izotropní, protože když se referenční soustava otočí o libovolný úhel, nedochází k žádným změnám ve výsledcích měření. Zákon zachování momentuhybnost je založena na izotropních vlastnostech prostoru. To znamená, že v prostoru jsou všechny směry stejné a neexistuje žádný samostatný směr s definicí nezávislé osy symetrie. Izotropie má stejné fyzikální vlastnosti ve všech možných směrech. Izotropní prostor je tedy prostředím, jehož fyzikální vlastnosti nezávisí na směru.
